CN1344136A - 促进外源性化学物质在植物中的生物效力的方法的组合物 - Google Patents

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Abstract

提供一种植物处理组合物,用于将阴离子外源性化学物质如草甘膦施用到植物叶片。除该外源性化学物质外,该组合物包括一种或多种均具有式(I)结构的胺化合物,其中R1是含有6至约22个碳原子的烃基,并且所有R1基团的至少约30%含有14至约22个碳原子,R2和R3独立地是C1-5烃基。组合物中所含式(I)的胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是约0.01∶1至约0.8∶1。外源性化学物质和式(I)的胺化合物均溶解或分散于农艺学上可接受的液体载体,优选水中。还提供一种固体或液体浓缩组合物,该组合物通过溶解或分散于水中,或用水稀释,形成本发明的植物处理组合物。本发明的植物处理组合物具有引发植物中的生物活性,例如除草活性的用途。

Description

促进外源性化学物质在植物中的生 物效力的方法的组合物
发明领域
本发明涉及的领域是施用到植物叶片上的外源性化学物质,特别涉及一种方法,和通过该方法施用的组合物,用于促进所述外源性化学物质的生物效力。
本文所用术语“外源性化学物质”表示一种天然或合成得到的化学物质,该物质施用到植物上以表现出希望的生物活性。本文使用的术语“生物活性”表示在植物中或在存在于植物中或上的病原菌、寄生虫或摄食生物中引发刺激、抑制、调节、治疗、毒性或致死反应。外源性化学物质的实例包括但不限于化学农药(如除草剂、杀藻剂、杀真菌剂、杀细菌剂、杀病毒剂、杀虫剂、杀螨剂和杀软体动物剂)、植物生长调节剂、肥料和营养物、杀配子剂、脱叶剂、干燥剂,其混合物等。
本文所用术语“生物效力”表示通过向植物叶片施用外源性化学物质,表达希望的生物活性的程度,或作为选择表示产生表达至预定程度的希望的生物活性所需外源性化学物质的施用剂量或施用率。例如,当外源性化学物质是除草剂时,生物效力可通过施用特定量的除草剂导致植物生长的抑制程度,或通过产生特定的抑制程度,例如50%或85%抑制所需除草剂的施用量来测量。因此除草剂的生物效力的增加或增强可表示为例如在给定量除草剂下植物生长抑制水平的增加或产生植物生长抑制的某一阈值所需除草剂最低用量的降低。
背景技术
为了农业和相关努力的多项目的,希望用各种外源性化学物质处理植物。有许多外源性化学物质施用于植物叶子上(即叶片和其他非木质的地上部分),并且在植物中的作用位点接近或远离施药点。上述物质在本文称为叶面施用外源性化学物质。
通常,当通过本领域抑制的植物处理方法将外源性化学物质施用于叶子时,只有小部分施用物质到达植物中的作用点,在该作用点外源性化学物质的预期生物活性能有效表达。因此,在农业和相关努力中的一个主要愿望是增强将叶面施用外源性化学物质传输至其在植物中的作用点的效率,并因此增强外源性化学物质为其使用目的的生物效力。
通过本领域已知方法将外源性化学物质施用到叶子不会普遍地产生无效传输至作用点。在一些情况下上述方法提供出色的生物效力,即使是在外源性化学物质的低用量下。在其他情况下,使用相同量的外源性化学物质只提供不充分的生物效力。因此,这些方法在其提供的结果方面是不一致的,或者它们不一定能提供预期结果。
一个问题是几乎不可能预先确定那些能获得良好生物效力的情况,部分的原因是有很多因素影响传输效率。这些因素包括施药前、中、后的天气(温度、相对湿度、日长、云量、降雨、风等),土壤状况(肥沃度、通风等)、植物生长阶段、健康和生理状况、施药中与设备相关的不精密性和其他因素。因此,为有助于确保叶面施用外源性化学物质的可靠或一贯的生物效力,在大多数情况下,使用者一般会以高于真正必需的用量施用该物质。
在外源性化学物质是酸并且一般配制成水溶性盐,其中该外源性化学物质以阴离子形式存在的情况下,其在田间条件下生物效力的可变性是一个特别麻烦的问题。有时通过将上述酸性物质转化成酯,可节制这种可变性;然而,在许多情况下酯表现出的生物效力降低,例如由于一旦在被处理的植物内部不充分地转化回原始的酸。对增强叶面施用外源性化学物质,特别是阴离子外源性化学物质的生物效力和生物效力的可靠性仍保持强烈的需要。
本文所用术语“阴离子外源性化学物质”表示一种外源性化学物质,其分子结构包括一种或多种酸或供质子位点,并因此在质子受体的存在下能形成一种阴离子。因此该术语包括两性的物质。当将一种外源性化学物质描述成本文的“阴离子”时,并非暗示该外源性化学物质必定是阴离子形式的或是游离的。
提供更可靠的生物效力的方法的好处包括能降低外源性化学物质的施用量,而无需牺牲生物效力的连贯性。农业企业所感受到的降低农药、尤其是除草剂使用的压力可通过关于这一主题的会议得以证明,如由Weed Science Society of America举行的并记载在WeedTechnology 8,331-386(1994)。降低用量不仅带来环境方面的回报,而且带来经济方面的回报,因为每单位处理面积的成本降低了。
叶面施用的外源性化学物质经常与两性物质,特别是两性表面活性试剂,或称为表面活性剂一起施用。表面活性剂可以各种方式影响叶面施用的外源性化学物质的生物效力。
当用常规的液压喷雾将稀释的外源性化学物质的含水组合物施用到叶面时,表面活性剂在稀释的含水组合物的存在会改变喷雾液滴的粒径分布,一般会增加小液滴形式喷雾体积的百分率,降低大液滴形式喷雾体积的百分率。由于小液滴的动量小于大液滴,这些小液滴不大可能从叶片表面弹回,因此更可能保留在该表面上。也可通过喷雾液滴中的表面活性剂分子和叶片表面的粘附力促进喷雾保持力,该叶片表面在绝大多数植物中是蜡质的和疏水的。这种粘附力不仅减少回弹,而且能减少喷雾液滴从植物表面流失。表面活性剂还易于增加喷雾液滴和叶片表面之间的接触面积,在多数情况下还能增强外源性化学物质从液滴中渗入并穿过叶片表皮到达内部叶片组织。
长久以来,已经知道包括表面活性剂的两性物质通过这些和也许还有其他作用,能增加外源性化学物质的生物效力。因此为了获得可接受的物理稳定性或使用性能,在叶面施用的外源性化学物质的商品制剂中包含一种或多种表面活性剂作为例如乳化剂或悬浮剂或分散剂是常见现象,即使是在不需要表面活性剂存在的制剂中。
从表面活性剂增强生物效力作用的观点看,最广泛研究的叶面施用阴离子外源性化学物质之一是除草剂草甘膦。草甘膦已被用作植物生长调节剂以及植物毒性剂。
从严格的观点说草甘膦(N-膦酰甲基甘氨酸)是一种酸性化合物,但除了上下文另外指明的以外,本文的“草甘膦”是从非限制性观点使用的,不仅包括草甘膦酸,还包括其盐、加合物和其酯,和在植物组织中能转化成草甘膦或相反能提供草甘膦离子的化合物。在大多数草甘膦的商品制剂中,草甘膦以水溶性盐的形式存在。在这一方面,草甘膦是典型的酸或形成阴离子的最外源性化学物质。
除草性草甘膦的盐公开于例如Franz的U.S.3799758,Franz的U.S.3853530,Prill的U.S.4140513,Large的U.S.4315765,Franz的U.S.4405531,Prisbylla的U.S.4481026和Bakel的U.S.4507250。在大多数公开的盐中,草甘膦阴离子的抗衡离子是相对低分子量的非两性阳离子。典型的这种盐是碱金属,例如钠和钾盐;和许多含有铵、锍、氧化锍阳离子的盐,所述阳离子被1-3个含总计1-6个碳原子的有机基团取代,例如二甲基铵。异丙基铵,乙醇铵和三甲基锍盐。
草甘膦盐的商品制剂包括,例如Monsanto公司的Roundup商标、Accord商标、RoundupUltra商标和RoundXtra商标的除草剂,上述除草剂含有异丙基铵盐。Monsanto公司的RoundupDry商标和Rival商标的除草剂,上述除草剂含有铵盐。Monsanto公司的RoundupGeoforce商标除草剂,该除草剂含有钠盐,和Zeneca的Touchdown商标除草剂,该除草剂含三甲基锍盐。
草甘膦的具有较高分子量的两性阳离子盐也已公开了。这种两性阳离子包括具有亲水部分如铵、乙醇铵、聚氧乙烯铵或锍基和含有总计超过6个碳原子的1-4个烃基的疏水部分的那些阳离子。例如,上面引用的U.S.4405531公开了许多草甘膦的伯、仲和叔铵盐,其中的阳离子是上文所述的两性的阳离子并且其分子量小于约300,该专利公开内容在此引用作为参考。实例包括C6-18烷基铵阳离子。国际公开号WO83/03608、欧洲专利申请号0124351,欧洲专利申请号0360181和U.S.4431594公开了各种草甘膦的季铵盐,其中的阳离子是两性的。U.S.5668085公开了具有两性阳离子的草甘膦盐,所述两性阳离子来源于聚氧乙烯三C8-22烷基胺表面活性剂,具体公开的实例是草甘膦的N-椰子烷基-N,N-二乙醇铵盐,其中的“椰子烷基”指主要为C12和C14烷基链,源自椰子油的混合物。上文引用的欧洲专利申请0124351公开了一种草甘膦的盐,其中的阳离子来源的三烷基胺,即二甲基十二烷基铵盐,并指出烷基胺与草甘膦的优选的摩尔比是1∶1。上文引用的欧洲专利申请0360181还公开了阳离子来源于相似的三烷基胺的草甘膦盐,在这种情况下,计算出的二甲基椰子烷基铵盐中的烷基胺与草甘膦的摩尔比在所有情况下大于1∶1。
草甘膦作为除草剂有许多优点,特别是环境优点,包括生物可降解性和低环境毒性。然而,研究表明即使是目前使用的最生物学有效的草甘膦制剂也不能有效地将草甘膦输送至植物中草甘膦发挥其植物毒性作用的位点。通常,只有一小部分施用的除草剂到达上述位点。
只有小部分施用的草甘膦到达植物毒性作用位点与草甘膦必须经过多重障碍有关。其中,最重要的一个是施用草甘膦的叶片表面上的亲脂表皮。因此推论将草甘膦放入两性介质中是可取的,所述两性介质能使亲脂表皮和亲水草甘膦之间更相容,由此促进草甘膦渗入和通过表皮。相似的观点已应用于其他外源性化学物质,特别是那些一般配制成水溶性盐的物质。
使用两性介质作为表皮渗透的辅助手段并由此增强例如草甘膦的生物效力的概念被许多研究证明是有效的,在所述研究中通过使用表面活性剂增强了叶面吸收或有效性。Wyrill & Burnside的广泛研究,Weed Science 25,275-287,1977得出“有效的表面活性剂是任何草甘膦喷雾混合物的关键成分”的结论,但注意到不同的表面活性剂类型在其提供的增强除草有效性程度度之间的巨大差异。通常,阳离子表面活性剂比阴离子表面活性剂提供更强的增强作用。在Wyrill & Brunside公开的表面活性剂间是烷基胺表面活性剂ArmeenTM DM12D和ArmeenTM DM16D,分别称为十二烷基二甲基胺和十六烷基二甲基胺。试验仅在远大于草甘膦摩尔浓度的摩尔浓度(对于ArmeenTM DM12D,烷基胺/草甘膦摩尔比是10.5∶1和21∶1;对于ArmeenTM DM16D,烷基胺/草甘膦摩尔比是8.3∶1和16.6∶1)下进行,Wyrill & Brunside发现这些表面活性剂在增强除草活性方面是相对无效的;然而,称为十二烷基二甲基丁二酸铵的表面活性剂TD-692(烷基胺/草甘膦摩尔比为6.8∶1和13.5∶1)更有效。在本发明范围内,本领域技术人员很容易接受根据表面活性剂在高表面活性剂水平下增强外源性化学物质,特别是草甘膦的生物活性的相对效力不能可靠地预见在较低表面活性剂水平下的相对效力。
国际公开WO98/06259记录了以与草甘膦组合物的混合物形式或在草甘膦之后顺次施用的许多阳离子、非离子、阴离子和两性表面活性剂的数据。
另一种提供两性介质的方法是将草甘膦与亲脂剂,如油一起以油包水乳液或微乳剂的形式施用。所述乳剂或微乳剂公开于欧洲专利申请EP0379852,U.S.4853026和U.S.5248086。所述微乳剂的缺点是当提供的是浓组合物,在用水将其稀释成适合施用的浓度如5g/L(ga.e./l)草甘膦(以酸当量表示)时,会遇到乳剂被破坏的现象。换句话说,油包水微乳剂经不起用水稀释。所述微乳剂不能提供改善的表皮渗透性也许与其不能经受稀释相关。
也研究了草甘膦的水包油粗乳剂(macroemulsion)。在这些粗乳剂中,大部分草甘膦以连续的水相形式存在,例如欧洲专利申请EP0485207所示。因此这种草甘膦和亲脂成分是分离的粗乳剂不能提供两性形式的草甘膦,并且通常不能增强草甘膦向其在植物中的植物毒性作用位点的传输能力。
欧洲专利申请EP0148169中例举了一种不同的方法,该方法是通过界面缩聚作用将水溶性除草剂如草甘膦封闭在聚合物壳中。在该方法中,使用了含有基于烷基化聚乙烯吡咯烷酮的亲脂性乳化剂的油包水乳剂。通过共聚单体的反应形成壳的聚合反应发生在含除草剂的乳剂的油-水界面上,结果形成包封该除草剂的壳。
据信,其中草甘膦伴随一种N-(C6-22)烷基-N,N-二(C1-5)烷基胺化合物或其盐的组合物仅公开了其中的胺化合物与草甘膦的摩尔比是至少1∶1(如上文引用的欧洲专利申请EP0124351和EP0360181)或反之是特别低的情况。例如,国际公开WO97/16969公开了草甘膦组合物,其中加入了少量的N-癸基-N,N-二甲基氯化铵以增强该组合物在更大量的另一种表面活性剂存在下的稳定性。具体公开的N-癸基-N,N-二甲基胺对草甘膦的最高摩尔比是大约0.02∶1。
上文概述的所有方法,包括将阴离子外源性化学物质配制成两性的盐的方法,在克服障碍从而将外源性化学物质传输至其在植物中的生物作用位点时获得的成就有限。因此,本发明的一个目的是提供一种外源性化学物质,特别是阴离子外源性化学物质的新的组合物或制剂,当将其施用到植物叶面时能提供优良的生物效力。
本发明的另一目的是提供一种经济的且制造简单的、外源性化学物质特别是阴离子外源性化学物质的组合物或制剂。
本发明的另一目的是提供一种能满足上述目的组合物或制剂,特别是当其应用于除草剂草甘膦时,同时能保持草甘膦的非环境毒性和生物可降解性特性。
本发明的另一目的是提供一种外源性化学物质,特别是阴离子外源性化学物质的组合物或制剂,所述组合物或制剂可应用于水介质中,且在高稀释率下不会丧失其有益性能。
本发明的另一目的是提供一种阴离子外源性化学物质的两性盐形式的含水组合物或制剂,所述组合物或制剂即使在高浓度下也是物理上稳定的,而且不需额外的稳定剂如分散剂或乳化剂。
本发明的另一目的是提供一种方便的且经济的方法来制备能满足上述目的的组合物或制剂。
这些和其他目的可通过设计一种新方法以促进阴离子外源性化学物质通过叶面传输至植物中,并由此促进该外源性化学物质的生物效力得到满足。该方法将在下文中更全面地陈述。
附图说明
图1是按照实施例1制备的N-膦酰甲基甘氨酸的两性盐的含水制剂的透射电子显微照片。定标线条代表100nm。该显微照片表示超分子聚集体,表现为基本呈球形的小珠,直径从大约20至大约100nm。公认本文使用的透射电子显微镜的分辨极限是大约20nm,因此尽管相信有更小的超分子聚集体存在,但它们在此显微照片或图2的显微照片中是看不见的。
图2是按照实施例6制备的N-膦酰甲基甘氨酸的两性盐的含水制剂的透射电子显微照片。定标线条代表100nm。该显微照片表示超分子聚集体,表现为基本呈球形的小珠,直径范围从大约20至大约100nm。
图3是按照实施例7制备的组合物中的乳剂颗粒的粒径分布的图解表示。
发明概述
新提供一种用于施用到植物叶面上以引发生物反应的植物处理组合物,包括一种阴离子外源性化学物质和一种或多种式(I)的胺化合物:
其中R1是烃基,优选线性烃链,含有6至约22个碳原子,并且所有存在的R1基团的至少30%是含有约14至约22个碳原子的上述烃基,R2和R3独立地是C1-5烃基。当以约10至约1000升每公顷(l/ha)的用量将该组合物施用到植物叶面时,组合物中含有外源性化学物质的量应足以引发生物反应。组合物中含有的式(I)胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约0.01∶1至大约0.8∶1,优选大约0.05∶1至约0.8∶1,更优选约0.1至约0.5∶1。该外源性化学物质和式(I)的胺化合物溶解或分散于农业上可接受的液体载体,优选水中。
在本发明的第一个实施方案中,组合物包括一种含水施用介质,超分子聚集体呈胶状分散于其中。超分子聚集体包括一种或多种两性盐,该两性盐含有阴离子外源性化学物质的阴离子和通过式(I)的胺化合物的质子化作用得到的阳离子,在第一个实施方案中,组合物中含有三种摩尔数量的外源性化学物质:
(a)第一摩尔数X1,被所述胺化合物中和;
(b)0或第二摩尔数X2,被除中和第一摩尔数X1的胺化合物以外的一种或多种碱中和;和
(c)0或第三摩尔数X3,以未被任何碱中和的酸的形式。
本文参考的以盐的形式或被碱中和的阴离子外源性化学物质存在的摩尔数(即X1和X2)是基于假设未反应的酸和碱不会共存于组合物中,但并不意味着这种假设必须是正确的或有效的。实际上,相信提供上述的两性盐的酸-碱中和过程是复杂的并能导致未反应的酸和碱的共存。因此本文所用的摩尔数X1或X2是通过适当碱存在的摩尔数确定的,不考虑(i)质子化或阳离子形式的碱的部分,(ii)被去质子化即阴离子形式的外源性化学物质的部分,或(iii)该碱和外源性化学物质在组合物中缔合或离解的程度。摩尔数X3指超过包含于X1或X2的摩尔数的未中和的酸。
X1、X2和X3通过外源性化学物质和式(I)的胺化合物及其他碱的添加摩尔数如下测定。
1.在外源性化学物质只有一个能被去质子化的酸性基团并且碱的添加总摩尔数不大于外源性化学物质存在的总摩尔数时,在本文X1定义为等于式(I)胺化合物的摩尔数,X2等于其他碱的摩尔数。X3通过从外源性化学物质存在的总摩尔数减去(X1+X2)得出。
2.在外源性化学物质具有不只一个能被去质子化的酸性基团并且碱的添加总摩尔数不大于外源性化学物质存在的总摩尔数时,X1、X2和X3如上述1定义。
3.在外源性化学物质具有不只一个能被去质子化的酸性基团并且碱的添加总摩尔数是外源性化学物质存在的总摩尔数的1-2倍时,X3定义为0。作为(X1+X2)一部分的X1定义为等于作为碱添加总摩尔数一部分的式(I)胺化合物的摩尔数。换句话说,如果式(I)胺化合物的添加摩尔数是a并且如果其他碱的添加摩尔数是b,则
X1/(X1+X2)=a/(a+b),
X2/(X1+X2)=b/(a+b)
在此第一实施方案中,如果存在第二摩尔数的外源性化学物质,则这部分外源性化学物质优选被能提供一价阳离子的一种或多种碱中和,所述阳离子选自碱金属阳离子、铵阳离子、总计含1-6个碳原子的有机铵或锍阳离子,和三烷基铵阳离子,其中的每个烷基含4-6个碳原子。
在本发明的第二个技术方案中,组合物包括一种含水施用介质,在该介质中的是溶解或分散的阴离子外源性化学物质和式(I)的胺化合物,其中如上所述的超分子聚集体是可选择存在的,但在该超分子聚集体中基本无外源性化学物质的两性盐存在。优选在第二实施方案中,外源性化学物质是水溶性盐的形式,其中的抗衡阳离子是低分子量的,每个式(I)的胺化合物是与酸形成的盐的形式,该酸不是本文所述的外源性化学物质。更优选外源性化学物质盐的抗衡阳离子是一价的阳离子,选自碱金属阳离子、铵阳离子和含总计1-6个碳原子的有机铵和锍阳离子。抗衡阳离子范围内的“低分子量”表示分子量低于约100。
在第二实施方案中要求在本发明的组合物中,在超分子聚集体中“基本无外源性化学物质两性盐存在”在下列情况中得以满足:(1)基本无超分子聚集体存在或能被本文公开的方法识别;(2)可识别存在超分子聚集体,但通过本领域已知技术确定基本不含外源性化学物质;或(3)可识别存在超分子聚集体,但通过本领域已知技术确定基本上所有的外源性化学物质存在于水介质中。
因此本发明的第二实施方案可解释为植物处理组合物,用于施用到植物叶面以引发生物反应,该组合物含水,其中溶解或分散有阴离子外源性化学物质和一种或多种式(I)的胺化合物:
其中R1是烃基,优选线性烃链,含有6至约22个碳原子,并且所有存在的R1基团的至少30%是含有约14至约22个碳原子的上述烃基,R2和R3独立地是C1-5烃基;其中当以约10至约1000升每公顷(l/ha)的用量将该组合物施用到植物叶面时,组合物中含有外源性化学物质的量应足以引发生物反应;其中组合物中含有的式(I)胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约0.01∶1至大约0.8∶1,优选大约0.05∶1至约0.8∶1,更优选约0.1至约0.5∶1;其中该组合物包含一种含水施用介质,其中基本无呈胶状分散的超分子聚集体,所述超分子聚集体是含一种或多种两性盐,并且该两性盐含有外源性化学物质的阴离子和通过式(I)的胺化合物的质子化作用得到的阳离子。
在本发明的一个优选实施方案中,如上所述的植物处理组合物中还包含一种辅剂化合物,该化合物具有的分子结构包含一条含约2至约100个环氧乙烷单位的聚氧乙烯链,该辅剂化合物与外源性化学物质的重量比是约1∶10至约10∶1,优选约1∶3至约3∶1。
可用于本发明上述任一实施方案的阴离子外源性化学物质优选N-膦酰甲基甘氨酸。
还提供一种浓缩组合物,当该组合物溶解或分散于适当量的水中,或用适当量的水稀释时,可形成如上所述的植物处理组合物。该浓缩组合物可以是固体或液体。预期的固体浓缩组合物总计含有至少约5重量%和至多约75重量%或以上的以酸当量表示(a.e.)的外源性化学物质。预期的液体浓缩组合物总计含有至少约5重量%和至多50%或以上的以酸当量表示(a.e.)的外源性化学物质。
还提供一种制备本发明第一实施方案的液体浓缩组合物的方法,包括中和步骤和调节步骤。
中和步骤包括在液体优选含水介质中通过搅拌用一种或多种式(I)的胺化合物中和第一摩尔数X1的阴离子外源性化学物质以制造含有一种或多种该外源性化学物质的两性盐的液体组合物。该中和步骤可选择还包含通过搅拌向该液体组合物中引入第二摩尔数X2的外源性化学物质,该外源性化学物质是除了通过中和第一摩尔数X1形成的两性盐以外的一种或多种盐的形式。可选择和独立于存在的第二摩尔数,第三摩尔数X3的外源性化学物质是以酸的形式存在的并且未被中和。第二摩尔数的外源性化学物质的盐可通过在中和第一摩尔数之前、中或后,通过搅拌在液体介质中用一种或多种碱中和此第二摩尔数原位制造;作为选择,所述盐可通过本领域已知方法分别制备并在第一摩尔数中和之前、中或后添加到液体介质中。
调节步骤包括继续搅拌该液体组合物直至超分子聚集体呈胶状分散于液体介质中,所述超分子聚集体包括用式(I)的胺化合物中和外源性化学物质形成的外源性化学物质的两性盐。
必要时可在上述任何加工步骤之中、之前或之后立即加入该组合物的其他成分,例如辅剂化合物,该化合物具有的分子结构包含一条含至少约2至约100个环氧乙烷单元的聚氧乙烯链。
当阴离子外源性化学物质具有的分子结构只有一个酸性位置时,术语“中和”应理解为表示用基本等摩尔数的碱混和第一或第二摩尔数的酸。当阴离子外源性化学物质具有的分子结构由两个或多个酸性位置时,例如N-膦酰甲基甘氨酸的情况,术语“中和”应理解为表示用大约1-2摩尔碱/摩尔酸混和第一或第二摩尔数的酸以形成一价盐、二价盐或其混合物。
此外很清楚本文使用的术语“中和”仅指酸和碱的混和,未必意味着全部的酸和碱反应形成盐。
制备本发明的液体浓缩组合物的备选方法包括制备第一浓缩水溶液或水分散体的步骤,该水溶液或水分散体含有阴离子外源性化学物质与低分子量的抗衡阳离子的盐,制备含有式(I)的胺化合物的酸式盐的第二浓缩水溶液或水分散体的步骤,和混和第一和第二浓缩溶液或分散体形成液体浓缩组合物的步骤。可选择通过加入水调节如此制备的组合物以得到希望的终浓度的成分。必要时可在上述任何加工步骤之中、之前或之后立即加入该组合物的其他成分,例如辅剂化合物,该化合物具有的分子结构包含一条含至少约2至约100个环氧乙烷单元的聚氧乙烯链。
可通过本文公开的方法测定此可选方法的产品,是否存在胶状分散于水介质中的超分子聚集体,和通过本领域已知方法测定在所述超分子聚集体和/或水介质中是否存在外源性化学物质。所述测定的结果能确定该产品是否是如上所述第一或第二实施方案的组合物。
“浓缩”水溶液或分散体在本文解释为具有至少5重量%浓度,但不超过最大浓度的表示为酸当量的外源性化学物质或式(I)的胺化合物,在该最大浓度以上得到的组合物是不稳定的、不均匀的或不流动的(例如凝胶或糊)。一般盐的浓缩水溶液含约10重量%至最大重量百分比的盐,该最大重量百分比与该盐在20℃的溶解度极限对应。
用于上述备选方法的第一浓缩水溶液或分散体可以是商品,例如Monsanto公司的MON 0139,该产品是62重量%的草甘膦异丙基铵盐水溶液。作为选择,该第一浓缩水溶液或分散体可通过将外源性化学物质的盐固体溶解或分散于水中,或通过将外源性化学物质以其酸的形式与适当的低分子量碱在水介质中反应来制备。
用于上述备选方法的第二浓缩水溶液或分散体可以是商品,或者可通过将最初未质子化的式(I)胺化合物在水介质中与适当的酸反应来制备。
在上述备选方法的混和步骤中,以计算出能提供液体浓缩组合物中式(I)的胺化合物与外源性化学物质的预期摩尔比的相对量将第一水溶液或分散体加入第二水溶液或分散体中,反之亦然,此过程优选通过搅拌。
本发明的固体浓缩组合物的制备方法包括第一步将固体颗粒形式的阴离子外源性化学物质或其盐或该阴离子外源性化学物质及其盐的混合物与一种或多种式(I)的胺化合物,同时与足量的水混和以形成湿拌物,其稠度应适合于下面所述的一项或多项进一步的工序。在这一混和步骤中可包含其他成分,例如辅剂化合物,该化合物具有的分子结构包括一条含约2至约100个环氧乙烷单位的聚氧乙烯链。式(I)的胺化合物和外源性化学物质以计算出能提供在固体浓缩组合物中预期摩尔比的相对量混和。在相对低的摩尔比下,例如至多约0.3∶1,形成的湿拌物适合于进一步的加工,而无需任何固体惰性载体的存在;但在较高的摩尔比下,很可能发现必须包含固体惰性载体以便获得预期稠度的湿拌物。混和步骤中各成分的合适量可由本领域技术人员通过常规试验确定。
该方法还包括第二步将该湿拌物粒化形成湿粘结颗粒,和第三步干燥该颗粒。本领域已知的适合制备外源性化学物质的水溶性或水可分散性颗粒的任何制粒方法均可使用;优选方法是盘造粒和挤出造粒。可使用本领域已知的适合制备外源性化学物质的水溶性或水可分散性颗粒的任何干燥方法;优选方法是流化床干燥。
上述方法的改变对本领域技术人员而言是显而易见的。本发明的组合物并不限于通过本文明确公开的方法制造的那些组合物。
还提供一种在植物中或在存在于植物内或上的病原体、寄生虫或摄食生物中引发生物活性的方法,包括向植物的叶面施用本文提供的生物有效量的植物处理组合物的步骤。
预期的组合物具有如下所述的一种或多种好处或优点。至少本发明的组合物提供了先前已知制剂的有用的替换物。
当按照本发明的方法施用到叶面时,与同一外源性化学物质的商品化标准制剂相比,预期的组合物提供的生物效力增强了。在相同的外源性化学物质施用量下,预期的组合物比商品化标准制剂能引发更强的生物反应。为获得设定水平的生物反应,该外源性化学物质以预期组合物的形式施用比商品化标准制剂的形式施用需要的施用量更低。
与商品化标准制剂相比,预期组合物在设定施用量下对更广谱的靶标物种有生物效力。
与商品化标准制剂相比,预期组合物在许多环境条件下都能提供更可靠或更连贯的生物效力。
与商品化标准制剂相比,预期组合物更耐雨(rainfast),即其生物效力不大可能由于短期内出现的降雨或人工降雨而降低,所述短期例如施用后至多约6小时。
与商品化标准制剂相比,预期组合物能在施用后更短的时间内提供可见的生物反应。
具体地说,已令人惊讶地发现与基本纯的外源性化学物质的单(N-癸基-N,N-二甲基铵)盐相比,本发明的组合物显示出更优良或更有效的生物效力。
发明详述
外源性化学物质
可用于本发明组合物的阴离子外源性化学物质的实例包括,但不限于,化学农药(如除草剂、杀藻剂、杀真菌剂、杀细菌剂、杀病毒剂、杀虫剂、杀蚜剂、杀螨剂、杀线虫剂和杀软体动物剂),植物生长调节剂、肥料和营养物、杀配子剂、脱叶剂、干燥剂,其混合物等。尽管本文公开的内容涉及“一种外源性化学物质”,但很清楚如果需要,在本发明的组合物中可包含超过一种外源性化学物质。
优选的阴离子外源性化学物质由一般苗后施用到植物叶面的化学物质,即叶面施用阴离子外源性化学物质组成。特别优选的叶面施用阴离子外源性化学物质由植物内吸性的物质组成,即在一定程度上从其在叶片的进入点转移至其通常发挥其预期的生物作用的植物中其他部分。
其中特别优选的是除草剂、植物生长调节剂和杀线虫剂,特别是分子量小于约300的那些物质,所述分子量中不包括抗衡离子。
在这些化合物中,更优选的种类由杀线虫剂组成,如公开于U.S.5389680,其公开内容在此引用作为参考。此组优选的杀线虫剂是3,4,4-三氟-3-丁烯酸或N-(3,4,4-三氟-1-氧-3-丁烯基)甘氨酸。
在一个实施方案中,外源性化学物质是除草剂。合适的除草剂非限制性包括三氟羧草醚、磺草灵、二甲除草混剂、苯达松、双丙氨酰膦、除草定、溴苯腈、氟酮唑草、草灭平、二氯皮考啉酸、2,4-D、2,4-DB、茅草枯、麦草畏、2,4-滴丙酸、禾草灵、菌多酸、伐草克、恶唑禾草灵、氟燕灵、吡氟禾草灵、氟烯草酸、乙羧氟草醚、氟磺胺草醚、杀木磷、草铵磷、草甘膦、氟吡禾灵、烟咪唑草、咪草酯、咪草啶酸、imizapic、灭草烟、灭草喹、咪草烟、碘苯腈、MCPA、MCPB、2甲4氯丙酸、甲基胂酸、抑草生、壬酸、毒莠定、二氯喹啉酸、喹禾灵、氨基磺酸、2,3,6-TBA、TCA和定草酯。特别优选的除草剂是其分子结构包括至少一种胺、羧酸酯,和膦酸盐或亚膦酸盐官能团的除草剂。这种除草剂包括N-膦酰甲基甘氨酸(草甘膦)和DL-高丙氨酸-4-基(甲基)亚膦酸盐(草铵磷)。另一组优选的除草剂是咪唑啉酮类,包括烟咪唑草、咪草酯、咪草啶酸、imizapic、灭草烟、灭草喹和咪草烟。
本发明具体参考草甘膦进行说明。尽管草甘膦具有三个酸性位置,并因此能形成三价盐,但优选的含水组合物的pH值不大于约8,在此pH值,草甘膦中以三价盐形式存在的部分小到可以忽视。因此本文只考虑两个在pH8时显著去除质子化的酸性位置。其中之一是在草甘膦分子的膦酸盐部分,另一个在羧酸酯部分。
为本文的方便和简洁,有时将草甘膦酸称为GH2。一价草甘膦阴离子,如在pH4左右占优势的,被称为GH-;二价草甘膦阴离子,如在pH7-8占优势的,被称为G2-
在本发明的植物处理组合物中,所有形式的外源性化学物质的含量应足以在施用到植物叶面时引发预期的生物活性。该组合物有时被称为“喷雾组合物”、“可喷组合物”或“即用组合物”并一般含有约0.02重量%至约2重量%的外源性化学物质,该物质以酸当量表示(a.e.)。在某些场合,该组合物可含有至多约5重量%a.e.或甚至10重量%a.e.。
在本发明的浓缩组合物中,所有形式的外源性化学物质的含量应足以在稀释、溶解或分散于适当体积水中时形成植物处理组合物,并将该植物处理组合物施用到植物叶面以引发预期的生物活性。液体浓缩组合物含有约5重量%至约50重量%a.e.或更多的外源性化学物质,所述外源性化学物质指其所有的存在形式。固体浓缩组合物含有约5重量%至约75重量%a.e.或更多的外源性化学物质,所述外源性化学物质指其所有的存在形式。
由于包装浓缩组合物成本的重要部分是与包装、运输和储存的体积相关的成本,因此希望增加外源性化学物质在组合物中的最大可行浓度范围或“荷载”。通常限制液体组合物荷载的因素是该组合物在多种储藏条件下的物理稳定性。荷载的上限取决于组合物中其他成分的性质和浓度并且可使用本领域已知方法通过常规试验来容易地确定。
在上文公开的本发明第一实施方案中,外源性化学物质部分以其盐的形式存在,该盐含有一种或多种式(I)胺化合物作为抗衡阳离子。在上文公开的第二实施方案中,这些盐不是组合物中可清楚识别的成分,引入的外源性化学物质是盐的形式,该盐含有分子量低于约100的抗衡阳离子,或所述盐的混合物。在此第二实施方案的优选盐中,抗衡阳离子是一价的并选自碱金属阳离子、铵阳离子和总计含1-6个碳原子的有机铵和锍阳离子。
特别是在该外源性化学物质是草甘膦的情况中,适用于本发明第二实施方案的组合物的示例性抗衡阳离子是钠、钾、铵、二甲基铵、异丙基铵、一乙醇铵和三甲基锍阳离子。
在本说明书全文中,除非上下文另有要求,所有涉及外源性化学物质的地方一般特别适用于草甘膦。
式(I)的胺化合物
如上所述,本发明的组合物含有一种或多种式(I)的胺化合物:
Figure A9981633900201
其中R1是烃基,优选线性烃链,含有6至约22个碳原子,R2和R3独立地是C1-5烃基。在该胺化合物的通式中,R1优选含有至少10个,更优选至少12个,最优选至少14个碳原子。然而,在本发明的所有实施方案中,所有R1基团的至少30%含至少14个碳原子。R2和R3优选C1-3烷基,最优选甲基。更优选R1是含14、16或18个碳原子的饱和或不饱和链,R2和R3是甲基。通常R1链得自月桂酸、肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸、油酸、亚麻酸、亚油酸或其他天然脂肪酸。特别优选的胺化合物中,R1链得自肉豆蔻酸、棕榈酸、硬脂酸或油酸。
通常在本发明的组合物中只使用一种式(I)的胺化合物。然而,由于该胺化合物的R1基团经常来源于天然资源如椰子油、棕榈油、牛油等,该胺化合物的商品制剂含有一定范围的烃链长度,有时随不饱和度而改变。例如“椰子烷基”化合物含有来源于椰子油的R1基团,该基团主要是C12饱和(月桂基或十二烷基)和C14饱和(肉豆蔻基或十四烷基)链。同样,“牛油烷基”化合物含有来源于牛油的R1基团,该基团主要是C18不饱和(油基)和饱和(硬脂酰或十八烷基)以及C16饱和(鲸蜡基或十六烷基)链。因此,当本文限定式(I)的胺化合物的数量时,很清楚该数量包括所用胺化合物制剂中存在的其他式(I)的胺化合物。
特别优选的式(I)胺化合物包括N-椰子烷基-N,N-二甲基胺,可用NoramTM DMC D,N-硬脂酰-N,N-二甲基胺,可用NoramTM DMSH D的主要成分,N-油基-N,N-二甲基胺,可用NoramTM DMO D,和N-牛油烷基-N,N-二甲基胺,可用NoramTM DMS D,所有产品均来自法国巴黎的CECA S.A.。
在外源性化学物质至少部分被N-椰子烷基-N,N-二甲基胺,例如商品名为NoramTM DMC D的产品,中和的情况下可满足所有R1基团的至少30%含有14个碳原子的要求。尽管在椰子油(椰子烷基得自于该原料)的脂肪酸中占优势的烃链长度是C12,但在椰子油中C12和更短链的最大含量是70%。因此至少30%的椰子烷基是C14或更长的链。见R.T.Morrison & R.N.Boyd,Organic Chemistry,第六版(1992),Prentice Hall,第1121页。令人惊讶的是,已发现与公开于上文引用的欧洲专利申请EP0124351中的含有纯的草甘膦的N-十二烷基-N,N-二甲基铵盐的组合物相比,含有通过用N-椰子烷基-N,N-二甲基胺中和草甘膦获得的盐混合物的组合物显示出更强的除草效力。相信这一优良效力与C14和更长链的烷基在N-椰子烷基-N,N-二甲基胺中的分配有关,这些烷基是纯N-十二烷基-N,N-二甲基铵盐中所没有的。
在本文中有时将式(I)的胺化合物用其质子化(阳离子)形式代表,或当伴随阴离子外源性化学物质或其他抗衡阴离子时,用A+代表。很清楚本文涉及的A-的数量包括与酸如酸形式的外源性化学物质共存的未质子化胺化合物的所有数量。
在本发明的组合物中,其中式(I)的胺化合物以其盐的形式引入,该盐是与除外源性化学物质之外的一种酸形成的,每种胺化合物都是被质子化的并且与伴随的抗衡阴离子存在于水溶液或分散体中。合适的抗衡离子包括,但不限于氯化物、溴化物、碘化物、硫酸盐、ethosulfate、磷酸盐、乙酸盐、丙酸盐、琥珀酸盐、乳酸盐、柠檬酸盐和酒石酸盐。
在上述组合物中,理论上可存在胺化合物的盐,该盐中的抗衡阴离子是该外源性活性物质本身。预计该盐在水介质中表现为两性物质;例如,总体上可预期该盐超过一定浓度后会自聚成超分子聚集体存在于组合物中,该聚集体含有部分外源性化学物质。然而,本发明不要求该两性盐可识别地(identifiably)作为一独立的种类存在,或该超分子聚集体可识别的存在,或如果该聚集体存在,该超分子聚集体含有所述两性盐。
因此,在上述本发明的第二实施方案中,通过本文公开的方法确定基本无超分子聚集体存在,或根据本领域已知方法确定有超分子聚集体存在,但基本不含胺化合物的盐,所述盐的抗衡阴离子是外源性化学物质。
例如,本发明的组合物的制备是将阴离子外源性化学物质的低分子量盐如异丙基铵草甘膦加入到超分子聚集体的含水胶体分散体中,所述分散体含有式(I)的胺化合物的盐酸盐,如N-油基-N,N-二甲基氯化铵。使用氯化物选择性电极,可在加入草甘膦盐之前和之后测定水介质中游离的氯离子的浓度。如果氯离子的浓度未增加,可推断位于超分子聚集体中的氯化物基本未被草甘膦替换,因此基本无草甘膦位于超分子聚集体中。在这种情况下,该组合物符合本发明的第二实施方案。更可能记录到水介质中氯离子浓度增加,由此可推论在超分子聚集体中发生了离子交换,因而在那些聚集体中存在式(I)的胺化合物与草甘膦的两性盐。在这种情况下,该组合物符合本发明的第一实施方案而非第二实施方案。
在第一实施方案中,本发明的组合物含有通过一种或多种式(I)的胺化合物中和第一摩尔数X1的阴离子外源性化学物质而形成的两性盐。在此公开的该组合物包括第一和可选的第二和/或第三摩尔数的外源性化学物质,在下文中将更全面的描述。
第一摩尔数的外源性化学物质的两性盐
本发明第一实施方案的组合物含有超分子聚集体,该聚集体包括通过一种或多种式(I)的胺化合物中和第一摩尔数X1的阴离子外源性化学物质而形成的两性盐。
例如,阳离子来源于式(I)的胺化合物的草甘膦的两性一价盐,可由式(III)代表:
[GH-][A+]    (III)
和二价盐,可由式(IV)代表:
[G2-][A+]2   (IV)
可存在式(III)和(IV)的两性盐混合物,并可选择与草甘膦酸GH2和/或未质子化的胺化合物共同存在。
通常即使外源性化学物质是草甘膦,一价盐也在第一实施方案中占优势,A+的含量(包括与酸共存的未质子化胺化合物)优选不超过约1mol/mol外源性化学物质。通常,为提供本发明的全部好处,A+的含量应足以中和至少约10%的外源性化学物质,即作为(X1+X2+X3)的一部分,X1优选至少约0.1。
由于制备稳定的浓缩组合物,其中该组合物含有高含量的以酸当量为基础的外源性化学物质是本发明的一个目的,因此优选作为(X1+X2+X3)一部分的X1基本小于1,然而应足以提供生物效力,所述生物效力至少等于纯的外源性化学物质的N-十二烷基-N,N-二甲基铵盐的水分散体,即X2和X3接近0的盐的组合物的生物效力。通常这表示作为(X1+X2+X3)一部分的X1优选约0.1至约0.5。当A+阳离子来源的胺化合物具有较高分子量时,除非较低分子量的B+阳离子占优势,否则难以获得预期的高含量,所述B+阳离子例如钠、铵或异丙基铵阳离子。
为清楚起见,再次强调本说明书和权利要求书中定义的X1、X2和X3摩尔数不是由向式(I)的胺化合物或其他碱提供质子的外源性化学物质的量来确定。相反,这些摩尔数仅由组合物中所含式(I)的胺化合物和其他碱的相对摩尔数来确定假如没有过量的碱的话。这可通过示例得到最好的解释。
在这个实例中,本发明的植物处理组合物含有所有酸和盐形式的草甘膦16.9ga.e./l,即100mM。还含有N-月桂基-N,N-二甲基胺(全部的质子化和未质子化形式)5.3g/l,即25mM。以及衍生于氢氧化钠的钠离子,浓度是60mM当用摩尔浓度表示时,根据定义此实例中草甘膦的第一摩尔数X1等于N-月桂基-N,N-二甲基胺的摩尔含量,或25mM。根据定义,草甘膦的第二摩尔数X2等于钠离子的含量,或60mM。草甘膦的第三摩尔数X3由差数确定,即(100mM-25mM-60mM)=15mM。
如果存在过量的碱,摩尔数X3定义为0。
但外源性化学物质是草甘膦时,优选碱的总添加摩尔数至少是草甘膦总摩尔含量的一半,并且不超过约2倍。换句话说,在优选的组合物中:
·如果所有盐和酸形式的草甘膦的总摩尔含量是g;
·如果质子化和未质子化形式的式(I)胺化合物的总摩尔含量是a;
·如果除式(I)胺化合物以外所有形式的碱的总摩尔含量是b;
·并且如果(a+b)/g由Z代表;那么
(i)  0.05<a/g<0.8
(ii)0<b/g/1.95;和
(iii)0.5<Z<2。
相信在本发明的第一实施方案的典型的浓缩液体组合物中,有大量例如超过约10重量%,优选超过约50重量%的含A+阳离子的两性盐位于超分子聚集体中,该超分子聚集体呈胶状分散于液体介质优选水介质中。这可通过用本领域已知方法如过滤或离心或本文公开的其他方法从介质中分离超分子聚集体,并分析如此得到的两种成分得以证实。当用水稀释浓缩组合物以形成植物处理组合物后,会有更多两性盐分布于水介质中;然而目前相信即使在这些情况下,在优选的组合物中,绝大多数或基本上全部两性盐仍存留在超分子聚集体中。
不受理论所限,据信由于用一种或多种式(I)的胺化合物中和外源性化学物质制得的盐的两亲性质,大部分外源性化学物质位于超分子聚集体中,这至少部分地解释了通过改善的渗入或透过表皮的能力,当将本发明组合物施用到植物叶面时的优良的生物效力。
第二摩尔数外源性化学物质的盐
第二摩尔数X2的外源性化学物质表现为一种或多种盐,该盐不同于含A+阳离子的盐。所述第二摩尔数主要存在于超分子聚集体中、含水介质中或两者中。该盐可以是两性的或非两性的。当第二摩尔数的盐是两性盐时,相信其主要位于超分子聚集体中。
第二摩尔数外源性化学物质的盐的阳离子一般由除式(I)的胺化合物以外的碱提供。优选的阳离子式一价阳离子,包括(i)碱金属例如钠和钾阳离子,(ii)铵阳离子,(iii)总计含1-6个碳原子的有机铵和锍阳离子,和(iv)三烷基铵阳离子,其中的每个烷基均含4-6个碳原子。
可用于第二摩尔数外源性化学物质的盐中的阳离子的特别实例包括钠、铵、二甲基铵、异丙基铵、一乙醇铵、三甲基锍和三己基铵阳离子。
在本文中第二摩尔数外源性化学物质的盐的阳离子有时共同称为B+。具有这种阳离子的草甘膦一价盐或草甘膦的一价盐的混合物可由式(V)代表:
[GH-][B+]     (V)
和二价盐或其混合物可由式(VI)代表:
[G2-][B+]2   (VI)
本文涉及B+的含量应理解为包括与酸形式的外源性化学物质共存的未电离的或未离解的碱的任何含量。在大多数场合,即使外源性化学物质是草甘膦,优选组合物中主要是一价盐。
第三摩尔数的外源性化学物质
第三摩尔数的外源性化学物质可选择以未被任何碱中和的酸的形式存在。通常,X3占以其所有形式存在的外源性化学物质总摩尔数的约至多半数。与(X1+X2)相比,优选X3是微小的,例如作为(X1+X2+X3)一部分的X3不大于约0.1。
预期组合物的特性
通过选择本文公开的特殊的胺化合物,本发明的组合物可显示出高度的物理稳定性。当形成超分子聚集体的胶状分散体时,令人惊讶的发现这些分散体显示出高度的物理稳定性。超分子聚集体本身以及作为整体的组合物是物理稳定的,这是一项在本发明组合物的搬运、储藏和使用中特别有益的特征。
一个特别意外的发现是如果存在超分子聚集体,该超分子聚集体即使是在稀释至可直接施用至植物叶片的水平时仍基本保持其结构完整性。这种结构完整性一般不依赖于分散剂或乳化剂的存在,或实际上除式(I)胺化合物或其两性盐外的任何表面活性剂的存在。然而如下所述,除式(I)胺化合物或其两性盐外的表面活性剂可任选存在于本发明的组合物中。
本发明的某些含水浓缩组合物可描述成超分子聚集体的稳定胶态分散体。关于这一点,“稳定”表示组合物在20-25℃不搅拌储藏48小时期间未发生相分离。稳定性试验更全面地描述于本文的实施例中。本发明更理想的含水浓缩组合物是胶态分散体,其中在约10℃至约40℃的恒温或变温下未经搅拌储藏48小时期间未发生相分离,更理想的是从约0℃至约50℃恒温或变温下未经搅拌保藏7天,最理想的是从约-10℃至约60℃恒温或变温下未经搅拌保藏30天中未发生相分离。在高温下短期内的稳定性提供了在正常的储藏条件下长期稳定的良好迹象;预期本发明的某些浓缩组合物在正常的储藏条件下能稳定1年或更长时间。
本发明的超分子聚集体组合物有时被称为“毫微颗粒”。术语“毫微颗粒”在本领域没有被普遍接受的定义;然而当在本文使用时,该术语指最长尺寸是至多约1μm(1000nm)的物体,并且包括非固体颗粒。
本发明组合物中所含的超分子聚集体至少是两种类型的。第一种是太小以致于不能通过本发明某些实施例中所用的透射电子显微镜技术检测到以及不能提供图1和2的显微照片,但可通过本领域已知的其他技术如动态光散射测量。第一种超分子聚集体具有大约是球状胶束的特征,其在水介质中的胶态分散体以各种方式被称为乳剂、微乳剂、胶束乳状液和胶束溶液。除非上下文另有要求,描述本发明组合物的术语“乳剂”在此是为这样的组合物准备的,该组合物中的胶束或其他超分子聚集体除外源性化学物质的两性盐以外还含有将在下文更详细描述的油。缺少该油时,第一种类型的胶束或超分子聚集体的平均直径一般是约1至约10nm,最一般是约2至约5nm。
和其他胶束分散体一样,本发明的组合物显示出临界胶束浓度(CMC),该浓度是两性物质的浓度,在该浓度以下两性物质的分子不会聚集形成胶束。不能淀粉酶组合物优选具有的CMC不超过约1000μM,更优选不大于约100μM。测定本发明组合物的CMC的方法在本文的实施例中提供。
草甘膦的式(I)叔胺化合物两性盐一般具有的CMC值大大低于与含有相同R1基团的伯胺形成的相应的盐。
至少部分地说,本发明优选组合物的特低的CMC能使超分子聚集体或胶束能经受得住被稀释至可用作喷雾组合物的水平。例如,含169g/l(1摩尔)草甘膦的含水浓缩组合物当用水稀释100倍时能提供含10mM两性盐的喷雾组合物,其中所述草甘膦均以其两性的一(N-椰子烷基-N,N-二甲基铵)盐的形式。即使在组合物中只有1%草甘膦是这种两性盐的形式,而其他草甘膦是非两性盐的形式,两性盐在100μM用水稀释100倍后的浓度仍大于该盐的CMC(37μM),因此仍存在胶束。
本发明的含水组合物还可含有第二种超分子聚集体。这些聚集体的尺寸一般是20-100nm并且如图1和2所示通常的球形。它们太大以致于不可能是简单的胶束,相信是起泡的多层状或结构上类似于脂质体。
本发明的含水浓缩组合物一般是清澈的或略微不透明的。
其他成分
本发明的组合物可含有除本文所述外源性化学物质或其盐以外的农业上可接受的物质。
例如,可包括不只一种外源性化学物质。可包括的额外的阴离子外源性化学物质选自例如上文所列那些。作为选择或此外,可包括除本文定义的阴离子外源性化学物质以外的外源性化学物质。例如本发明的草甘膦组合物除草甘膦以外可选择含有一种阴离子除草剂化合物如三氟羧草醚,磺草灵,二甲除草混剂、苯达松、双丙氨酰膦、氟酮唑草、二氯皮考啉酸、2,4-D、2,4-DB、茅草枯、麦草畏、2,4-滴丙酸、禾草灵、恶唑禾草灵、氟燕灵、吡氟禾草灵、乙羧氟草醚、氟草烟、氟磺胺草醚、杀木磷、草铵磷、氟吡禾灵、烟咪唑草、咪草酯、咪草啶酸、imizapic、灭草烟、灭草喹、咪草烟、MCPA、MCPB、2甲4氯丙酸、甲基胂酸、壬酸、毒莠定、氨基磺酸、2,3,6-TBA、TCA和定草酯。所述额外的阴离子化合物以含上述A-的盐形式存在,并且该盐可选择含B+阳离子。同样,本发明含有阴离子除草剂的盐的组合物可选择含有一种除阴离子除草剂以外的除草化合物,如阴离子除草剂的酯衍生物,或选自下列除草剂:乙草胺,苯草醚,甲草胺,莠灭净,酰嘧磺隆,莎稗磷,莠去津,唑啶炔草,四唑嘧磺隆,乙丁氟灵,呋草黄,苄嘧磺隆,地散磷,吡草酮,甲羧除草醚,溴丁酰草胺,溴酚肟,丁草胺,抑草磷,仲丁灵,丁氧环酮,丁草敌,苯酮唑,双酰草胺,氟酮唑草,甲氧除草醚,氯溴隆,氯草敏,氯嘧磺隆,绿麦隆,草枯醚,绿麦隆,氯苯胺灵,氯磺隆,氯酞酸甲酯,氯硫酰草胺,环庚草醚,醚磺隆,烯草酮,炔草酸,异恶草松,氯甲酰草胺,唑嘧磺胺盐,氰草津,环草敌,环丙嘧磺隆,噻草酮,氰氟草酯,香草隆,甜菜安,敌草净,敌草腈,禾草灵,吡氟酰草胺,恶唑隆,优克稗,二甲草胺,异戊乙净,二甲吩草胺,敌乐胺,特乐酚,双苯酰草胺,氟硫草定,敌草隆,菌草敌,戊草丹,乙丁烯氟灵,胺苯磺隆,etofumesate,乙氧嘧磺隆,乙苯酰草,恶唑禾草灵,非草隆,麦草氟甲酯,啶嘧磺隆,吡氟禾草灵,氯乙氟灵,唑嘧磺草胺,氟烯草酸,丙炔氟草胺,氟草隆,氟咯草酮,乙羧氟草醚,氟胺草唑,芴丁酯,氟啶草酮,氟草烟-1-甲基庚基酯,呋草酮,达草氟,氟磺胺草醚,氯吡嘧磺隆,氟吡甲禾灵,环嗪酮,唑吡嘧磺隆,indanofan,异丙隆,异恶隆,异恶草胺,异恶氟草,异恶草醚,乳氟禾草灵,环草啶,利谷隆,苯噻草胺,苯嗪草酮,吡唑草胺,甲基苯噻隆,甲基杀草隆,吡喃隆,溴谷隆,异丙甲草胺,磺草唑胺,甲氧隆,嗪草酮,甲磺隆,禾草敌,绿谷隆,萘丙胺,敌草胺,萘草胺,草不隆,烟嘧磺隆,氟草敏,坪草丹,氨磺乐灵,炔丙恶唑草,恶草酮,环丙氧黄隆,乙氧氟草醚,克草敌,二甲戊灵,甲氯酰草胺,戊恶唑草,甜菜宁,哌草磷,丙草胺,氟嘧磺隆,氨基丙氟灵,扑灭通,扑草净,毒草胺,敌稗,喔草酯,扑灭津,苯胺灵,异丙草胺,炔苯酰草胺,苄草丹,氟磺隆,氟唑草酯,吡唑特,吡嘧磺隆,苄草唑,稗草丹,哒草特,肟啶草,二氯喹啉酸,喹草酸,喹禾灵,砜嘧磺隆,稀禾啶,环草隆,西玛津,西草净,磺草酮,甲磺草胺,甲嘧磺隆,乙黄黄隆,牧草胺,丁噻隆,特草定,特丁通,特丁津,噻吩草胺,噻唑烟酸,噻吩磺隆,禾草丹,仲草丹,三甲苯草酮,野麦畏,醚苯磺隆,苯磺隆,草达津,氟乐灵,氟胺磺隆和灭草敌。
可用于本发明组合物的外源性化学物质可选自标准参考书如ThePesticide Manual,第11版,British Crop Protection Council(1997)和Farm Chemicals Handbook’97,Meister PublishingCompany(1997)所列的那些。
也可包括各种农业上可接受的助剂或赋形物质,无论它们的用途是否是直接有助于外源性化学物质在被处理植物中的生物效力。例如,当外源性化学物质是除草剂时,组合物中可包括液体氮肥或硫酸铵。在有些情况下,希望组合物中包括微囊密封的酸以降低喷雾溶液与叶片接触时的pH。
本发明组合物的其他可选成分包括改变颜色、气味、粘度、胶凝性、凝固点、稳定性或结构的试剂。
预期的组合物中还可包括除式(I)的胺化合物或其两性盐以外的一种或多种表面活性剂。许多表面活性剂可以用于外源性化学物质的配方并且可容易地选自标准著作,如McCutcheon’s Emulsifiers andDetergents,1997版,MC Publishing Company,或Handbook ofInustrial Surfactants,第2版,Gower(1997)。
对可使用的表面活性剂的类型或化学分类没有限制。根据具体情况,非离子、阴离子、阴离子和两性类型的,或不只一种类型的组合物都可使用。
本文可用的许多表面活性剂具有这样的化学结构,即包括一个或多个均由单一C2-4烯化氧单元或者C2-4烯化氧单元的聚合或共聚链构成的部分。这种表面活性剂被称为聚氧化烯表面活性剂并且包括非离子、阴离子、阳离子和两性类型。可用目前的预期组合物的聚氧化烯表面活性剂含有约2个至约100个C2-4烯化氧单元。在优选的聚氧化烯表面活性剂中,烯化氧单元形成一条或多条环氧乙烷链或共聚的环氧乙烷和环氧丙烷链,每条烯化氧单元链均有终端氢或C1-4烷基或C2-4酰基封端。
可用于本发明组合物的表面活性剂的疏水部分基本是烃基的,其中的疏水部分一般是C8-24的,优选C12-18的烷基、烯基、烷芳基、烷酰基或烯酰基。这些链可以是线性或分支的。作为选择,疏水部分可含有硅原子,例如以硅氧烷基团的形式如七甲基三硅氧烷基团,或氟原子,例如部分氟化的烷基或全氟代烷基链。
在非离子表面活性剂中,特别优选的类型包括聚氧乙烯烷基、烯基或烷芳基醚,如聚氧乙烯伯或仲醇、烷基酚或乙炔二醇;聚氧乙烯烷基或烯基酯,如乙氧基化脂肪酸;山梨聚糖烷基酯,无论是否乙氧基化;甘油基烷基酯;蔗糖酯;和烷基聚糖苷。这种阴离子表面活性剂的代表性具体实例包括聚氧乙烯(9)壬基酚,Shell的NeodolTM25-7(聚氧乙烯(7)C12-15线性伯醇),BASF的PlurafacTMA-38(聚氧乙烯(27)C16-18线性伯醇),Union Carbide的TergitolTM15-S-9(聚氧乙烯(9)C12-15仲醇),ICI的TweenTM20(聚氧乙烯(20)山梨聚糖单月桂酸酯),Air Products的SurfynolTM465(聚氧乙烯(10)2,4,7,9-四甲基-5-癸炔-4,7-二醇)和Henkel的AgrimulTMPG-2069(C9-11烷基聚糖苷)。
当包括非离子表面活性剂时,非离子表面活性剂优选以助剂量存在,即足以提供比缺少该表面活性剂的组合物显著提高的外源性化学物质生物效力的量。本文中“显著提高”表示在并列比较中,支持含非离子表面活性剂的组合物的生物效力差异对于被施用的外源性化学物质的具体分类相关领域的熟练技术员而言是明显的,例如杂草科学家在外源性化学物质是除草剂的情况下。
如果包括非离子表面活性剂,优选组合物中含一种或多种非离子表面活性剂,该表面活性剂的总重量与以酸当量表示的阴离子外源性化学物质的重量的比值为约1∶10至约10∶1,优选约1∶3至3∶1,尽管在特别的情况下发现更大或更少的数量也可使用。
在阴离子表面活性剂中,特别优选的类型包括脂肪酸;烷基取代的苯磺酸盐和二苯基醚二磺酸酯;萘磺酸酯;酰基羟乙磺酸酯、肌氨酸酯、硫代琥珀酸酯、半硫代琥珀酸酯、硫代琥珀酰胺酯和牛磺酸酯;烷烃和-烯烃磺酸酯;油和脂肪酸酯的硫酸盐和磺酸盐;醇、烷基酚、聚氧乙烯醇和聚氧乙烯烷基酚的硫酸盐、磺酸盐和磷酸盐单-和二酯;和聚氧乙烯醇就聚氧乙烯烷基酚的羧酸酯。这些化合物可以其酸或盐例如钠盐、钾盐或铵盐的形式使用。
在本发明的一个具体实施方案中,提供了一种用于施用到植物叶面以引发生物反应的植物处理组合物,该组合物包括水,水中溶解或分散了一种阴离子外源性化学物质和一种或多种式(I)的胺化合物
Figure A9981633900301
其中R1是烃基,优选线性烃链,含有6至约22个碳原子,并且所有存在的R1基团的至少30%含有约14至约22个碳原子,R2和R3独立地是C1-5烃基;其中组合物中含有外源性化学物质的量应足以在以约10至约1000升每公顷(l/ha)的用量将该组合物施用到植物叶面时,引发生物反应;和其中组合物中含有的式(I)胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约0.01∶1至大约0.8∶1,优选大约0.05∶1至约0.8∶1,更优选约0.1至约0.5∶1;该组合物还含有一种阴离子表面活性剂,其与式(I)胺化合物的摩尔比是约0.1∶1至约10∶1,优选约0.5∶1至约2∶1,最优选约0.8∶1至约1.2∶1。
可用于本发明这一实施方案的优选的阴离子表面活性剂选自上文所列含疏水的C8-24,优选C12-18的烷基、烯基、酰基或烷芳基基团的类型。在含有聚氧乙烯链的阴离子表面活性剂中,该链优选含1至约60个环氧乙烷单元。
在阳离子表面活性剂中,特别优选的类型包括聚氧乙烯三烷基胺或烯基胺如乙氧基化脂肪胺,季铵表面活性剂和聚氧乙烯烷基醚胺。该阳离子表面活性剂的代表性具体实例包括聚氧乙烯(5)椰子胺,聚氧乙烯(15)牛油胺,二硬脂酰二甲基氯化铵,N-十二烷基吡啶氯化物和聚氧乙烯(8)氧乙烯三甲基氯化铵。特别优选的聚氧乙烯烷基醚胺是公开于国际公布号WO96/32839中的那些。
许多不同结构的阳离子季铵表面活性剂是本领域已知可与草甘膦和其他外源性化学物质结合使用的并可用于本文预期的组合物中;该季铵表面活性剂具有通式(VII):
Figure A9981633900311
其中Z-是合适的阴离子如氯化物、溴化物、碘化物、乙酸盐、水杨酸盐、硫酸盐或磷酸盐;k和m是整数,以便阳离子上的正电荷与阴离子上的负电荷抗衡;Ra、Rb、Rc和Rd的选择非限制地包括下列基团:
(i)Ra是苯甲基或C8-24,优选C12-18的烷基或烯基,Rb、Rc和Rd独立地是C1-4烷基,优选甲基;
(ii)Ra和Rb独立地是C8-24,优选C12-18烷基或烯基,Rc和Rd独立地是C1-4烷基,优选甲基;
(iii)Ra是C8-24,优选C12-18的烷基或烯基;Rb是含约2至约100个C2-4烯化氧单元优选环氧乙烷单元的聚氧化烯链,Rc和Rd独立地是C1-4烷基,优选甲基;
(iv)Ra是C8-24,优选C12-18的烷基或烯基;Rb和Rc是含总共约2至约100个C2-4烯化氧单元优选环氧乙烷单元的聚氧化烯链,和Rd地是C1-4烷基,优选甲基;或
(v)Ra是含约2至约100个C2-4烯化氧单元的聚氧化烯链,其中C3-4烯化氧单元优选环氧丙烷单元占优势,Rb、Rc和Rd独立地是C1-4烷基,优选甲基或乙基。
特别优选的这一类型季铵表面活性剂公开于U.S.5464807。
在本发明优选实施方案中,含有式(VIII)的两性季铵化合物或其混合物:
Figure A9981633900321
其中Re是含约6至约22个碳原子的烃基或卤代烷基;W和Y独立地是O或NH;a和b独立地是0或1,但至少其中之一是1;X是CO、SO或SO2;n是2至4;Rf、Rg和Rh独立地是C1-4烷基;k、m和Z-的含义同式(VII)。在一个具体实施方案中Re是含约12至约18个碳原子的烃基。Re还可被氟化。在一个具体实施方案中,Re是全氟代的,优选含约6至约12个碳原子。在一个特别优选的实施方案中,Re是含约12个碳原子的饱和的全氟代烷基,X是CO或SO2,Y是NH,a是0,b是1,n是3,Rf、Rg和Rh是甲基,k和m均为1,Z-是氯化物、溴化物或碘化物阴离子。
特别优选式(VIII)的磺酰氨基化合物,即其中X是SO2,Y是NH,a是0,b是1。适宜的实例包括3-(((十七氟代辛基)磺酰基)氨基)-N,N,N-三甲基-1-propaminium碘化物,可用3M公司的FluoradTMFC-135,和相应的氯化物。据信3M公司的FluoradTMFC-754含相应的氯化物。
当包括式(VIII)的两性季铵化合物时,该化合物优选以如上文非离子表面活性剂定义的助剂含量存在。如果包括式(VIII)的两性季铵化合物,优选组合物中所含该化合物的总重量与以酸当量表示的阴离子外源性化学物质的重量的比值为约1∶100至约1∶3。式(VIII)化合物在植物处理组合物中的适宜浓度是约0.001重量%至约1重量%,在本发明的液体浓缩植物中的适宜浓度是约0.01重量%至约10重量%。
然而另一种可用于本发明组合物的赋形物质是油,如动物、植物或合成来源的脂肪酸的甘油三酸酯,石蜡,聚硅氧烷,或其脂肪酸或酯或酰胺。所述油或油的混合物以如上所述的助剂含量存在。适宜的油的实例包括椰子油类的甘油三酸酯,如Hls的产品MiglyolTM812,玉米油,橄榄油,C12-15烷基苯甲酸酯,二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸及其烷基酯和甘油三酸酯和辛酸甘油三酸酯。油可以是分馏的或未分馏的。分馏能除去某些脂肪酸链长从而改变熔点。
在本发明的一个具体实施方案中,含有一种或多种油,每种均具有对应于式(IX)的化学结构:
R14-CO-Y-R15    (IX)
其中R14是含有约5至约21个碳原子的烃基,R15是含有1个至约14个碳原子的烃基,R14和R15的碳原子总数是大约10至大约27,Y是O或NH。R14和R15优选线性烃链。R14优选含约11至约21个碳原子并优选来源于天然的饱和或不饱和脂肪酸。R15优选有1至约6个碳原子的烷基。因此特别优选的式(IX)油是脂肪酸的C1-6烷基酯或C1-6烷基酰胺。更优选在组合物中所含所有式(IX)化合物的重量计,大约40-100%R14是饱和的。
在一些优选实施方案中,包含这样的油,即C12-18脂肪酸的C1-4烷基酯,更优选C12-18饱和脂肪酸的C1-4烷基酯。实例包括油酸甲酯,油酸乙酯,肉豆蔻酸异丙酯,棕榈酸异丙酯和硬脂酸丁酯。特别优选硬脂酸丁酯。
当含有一种或多种式(IX)的油时,优选所述油的总重量与以酸当量表示的阴离子外源性化学物质的重量的比值为约1∶100至约10∶1,优选约1∶100至1∶1,最优选大约1∶10至大约1∶3,尽管在特别的情况下发现更大或更少的数量也可使用。
式(IX)化合物在植物处理组合物中的适宜浓度是约0.001重量%至约1重量%,在本发明的液体浓缩植物中的适宜浓度是约0.01重量%至约10重量%。
如果本发明组合物中含油,可用式(I)的阴离子化合物或其两性盐乳化该油。如果需要,可包含额外的表面活性剂作为所述油的乳化剂。据信,油特别是式(IX)油在组合物中的存在可进一步增强外源性化学物质渗入或透过植物表皮,这也许是由于给予了组合物更多亲脂性。
本发明组合物中包含适当的油的影响通常是增大超分子聚集体形成泡涨胶束或乳胶颗粒。在这种组合物中,超分子聚集体的平均大小在上述不含油组合物的范围内或更大,例如至多约1000nm。
已发现当包含于本发明组合物中时能提供令人惊讶的增强的生物效力的一类辅剂化合物是包含聚氧乙烯链的化合物,所述聚氧乙烯链含有约2至约100个环氧乙烷单元。所述化合物可含有不只一条这种聚氧乙烯链。所述化合物可以是还含有一个疏水部分的表面活性剂,但未必是表面活性剂。例如,平均分子量约100至约4000的聚乙二醇就是这种化合物。许多上述聚氧乙烯表面活性剂也能满足这种化合物的要求。说明性的实例是聚氧乙烯(15)牛油胺和聚氧乙烯(27)C16-18醇。
如果含有刚才描述的聚氧乙烯化合物,则植物处理组合物中所含该化合物与阴离子外源性化学物质的重量比为约1∶10至约10∶1,优选约1∶3至约3∶1。通常这对应于大约0.005%至大约5%,优选大约0.05%至大约1%,最优选大约0.1%至大约0.5%的重量浓度。在液体浓缩组合物中,如果含有聚氧乙烯化合物,则该化合物的优选重量浓度是大约5%至大约20%。在特殊情况下发现可使用更大或更小的数量。
因此在本发明的一个具体实施方案中,提供了一种用于施用到植物叶面以引发生物反应的植物处理组合物,该组合物包括水,水中溶解或分散了阴离子外源性化学物质和一种或多种式(I)的胺化合物
Figure A9981633900341
其中R1是烃基,优选线性烃链,含有6至约22个碳原子,并且所有存在的R1基团的至少30%含有约14至约22个碳原子,R2和R3独立地是C1-5烃基;其中组合物中含有外源性化学物质的量应足以在以约10至约1000升每公顷(l/ha)的用量将该组合物施用到植物叶面时,引发生物反应;和其中组合物中含有的式(I)胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约0.01∶1至大约0.8∶1,优选大约0.05∶1至约0.8∶1,更优选约0.1至约0.5∶1;该组合物还含有一种辅剂化合物,该化合物的分子结构包括含约2至约100个环氧乙烷单元的聚氧乙烯链,该化合物与外源性化学物质的摩尔比是约1∶10至约10∶1,优选约1∶3至约3∶1。
浓缩组合物
尽管相对于上述任一实施方案的上述植物处理组合物可以在施用到植物叶面之前原位配制成稀释的水溶液或分散体,本发明优选的实施方案是一种储存稳定的浓缩组合物。当溶解或分散于适宜量的水中或用水稀释时,本发明的浓缩组合物形成上述植物处理组合物。因此为本文的植物处理组合物定义的除水以外的成分的比例同样适用于浓缩组合物。一般在制备植物处理组合物时,将1重量份浓缩组合物添加到大约9-99重量份水中;然而在特殊情况下可使用更多或更少量的水。
本发明的浓缩植物可以是固体或液体。本领域已知的一般适用于叶面施用的阴离子外源性化学物质的制剂类型可用于本发明。这些剂型无限制地包括浓缩水溶液和分散体,乳剂(包括水包油,油包水和水包油包水类型),微乳剂,悬浮浓缩物,可乳化的浓缩物,悬乳剂,可湿性粉剂,水溶性粉剂和颗粒剂,水可分散性粉剂和颗粒剂等。
本发明的固体浓缩组合物,如水溶性或水可分散性颗粒剂含有总计至少约5重量%和至多约75%或更高的以酸当量表示的外源性化学物质。外源性化学物质在固体浓缩组合物中的优选含量是大约25-75重量%,更优选大约50-75重量%a.e.。固体浓缩组合物有时被称为“干”制剂;这不应被认为暗含该组合物是完全不含水或其他液体的,仅仅表示它们摸起来是干的。
本发明的液体浓缩组合物,如水溶液或分散体,含有总计至少约5重量%和至多约50%或更高的以酸当量表示的外源性化学物质。外源性化学物质在固体浓缩组合物中的优选含量是大约20-45重量%,更优选大约30-45重量%a.e.。
本发明组合物的制备方法
本发明的浓缩组合物可通过下列常规步骤制备;然而本发明并不限于通过这些步骤制备的组合物。
在制备液体浓缩组合物的合适方法中,第一步是中和步骤。这一步包括在液体介质,优选含水介质中,通过搅拌用一种或多种式(I)的胺化合物中和第一摩尔数X1的阴离子外源性化学物质,以制备含外源性化学物质的一种或多种两性盐的液体组合物,在中和步骤的一个外源性化学物质是草甘膦的实例中,将第一摩尔数的草甘膦酸(GH2)与式(I)的胺化合物一起添加到水中,添加量是大约1-2摩尔胺化合物/摩尔草甘膦,以制备一价盐[GH-][A+]、二价盐[G2-][A+]2或该一价盐和二价盐的混合物,其中A+是来源于该胺化合物质子化的阳离子。一价盐和二价盐的相对摩尔比是添加的胺化合物数量/摩尔草甘膦的函数。
中和步骤还可包括通过搅拌向液体组合物中引入第二摩尔数X2的外源性化学物质,这部分外源性化学物质是除了由第一摩尔数X1形成的两性盐以外的一种或多种盐的形式。在一个外源性化学物质是草甘膦的实例中,加入一价盐[GH-][B+]、二价盐[G2-][B+]2或该一价盐与二价盐的混合物形式的第二摩尔数X2的草甘膦,其中B+是来源于除了用于中和第一摩尔数X1草甘膦的式(I)的胺化合物以外的碱的阳离子。
由于A+和B+阳离子来源的碱的量不足以中和所有存在的外源性化学物质,在中和步骤过程中可选择存在第三摩尔数X2的外源性化学物质,但该物质是未被中和的。
第二摩尔数的外源性化学物质的盐可提前单独制备,或在液体介质中通过搅拌在原位用除用于中和第一摩尔数的胺化合物以外的一种或多种碱中和第二摩尔数制造。无论哪种情况,该盐的引入都可在中和第一摩尔数的外源性化学物质之前、之中或之后发生。
中和步骤用搅拌进行,优选温和的搅拌,例如使用磁力搅拌器。在一个优选实施方案中,中和步骤在高于所用式(I)胺化合物的熔点的温度下进行。通常中和步骤中液体介质的温度是大约50-100℃。
在合适的方法中,第二步是调节步骤。这一步包括继续搅拌液体组合物直至含有外源性化学物质两性盐的超分子聚集体胶态分散于液体介质中,所述外源性化学物质的两性盐是通过用式(I)的胺化合物中和外源性化学物质形成的。搅拌,优选温和搅拌可通过在中和步骤中用于搅拌的同样装置来提供。在调节步骤中优选保持与中和步骤中提供的相似的高温。调节步骤可持续几分钟至几小时并导致自发形成超分子聚集体的稳定的胶态分散体,一般是以上述的胶束和更大的聚集体的形式。
除外源性化学物质的盐以外的成分可以在中和步骤前、中或后和调节步骤前、中或后溶解或分散于液体介质中。任何组合物的最佳添加顺序可通过常规实验很容易地确定。
上文所述方法的产品是液体浓缩组合物,当将其稀释于水时能提供本发明第一实施方案的植物处理组合物。
替换方法参考草甘膦作为外源性化学物质进行说明。在第一步中,制备包含草甘膦的低分子量抗衡阳离子盐的第一浓缩水溶液。例如,通过在含水介质中用合适的碱如氢氧化钠氨水或异丙基胺中和草甘膦酸来制备第一浓缩水溶液。在第二步中,制备包含式(I)胺化合物的酸式盐的第二浓缩水溶液或分散体。例如,通过在含水介质中用合适的酸如盐酸硫酸或乙酸中和胺化合物来制备第二浓缩水溶液或分散体。在第三步中,混和第一浓缩水溶液和第二浓缩水溶液或分散体以形成本发明的液体浓缩组合物。
这种替换方法的产品是液体浓缩组合物,根据上文所述组合物的试验结果,当将其稀释于水时能提供本发明第一或第二实施方案的植物处理组合物。
制备本发明的液体浓缩组合物的方法包括第一步将固体颗粒形式的阴离子外源性化学物质或其盐或该阴离子外源性化学物质及其盐的混合物与一种或多种式(I)的胺化合物,并和足量的水一起混和形成湿拌物,该湿拌物稠度应适用于下文所述进一步的步骤。在这一混和步骤中可包含其他成分。式(I)的胺化合物和外源性化学物质以计算出能提供在固体浓缩组合物中预期摩尔比的相对量混和。在较低的摩尔比下,例如至多约0.3∶1,形成的湿拌物适合于进一步的加工,而无需任何固体惰性载体的存在;但在较高的摩尔比下,可能会发现必须包含固体惰性载体以便获得预期稠度的湿拌物。合适的固体惰性载体是本领域技术人员已知的;示例包括细分散的二氧化硅颗粒,无机盐如硫酸铵等。混和步骤中各成分的合适量可由本领域技术人员通过常规试验确定。
该方法还包括第二步将该湿拌物粒化形成湿粘结颗粒,和第三步干燥该颗粒。本领域已知的适合制备外源性化学物质的水溶性或水可分散性颗粒的任何制粒方法均可使用;优选方法是盘造粒和挤出造粒。公开于英国专利申请1433882的挤出造粒方法是一种说明性的方法,可用于制备本发明的颗粒组合物。可使用本领域已知的适合制备外源性化学物质的水溶性或水可分散性颗粒的任何干燥方法;优选方法是流化床干燥。
施用预期组合物至叶片
将外源性化学物质以足以产生预期作用的量施用到植物上。这些施用率一般表示成每单位处理面市的外源性化学物质的量,例如克每公顷(g/ha)。“预期作用”根据调查、研制、销售和使用具体种类外源性化学物质的人的标准和实践而变化。例如在除草剂的情况下,一般使用能产生一致的和可靠的至少85%的植物品种防治率的每单位面积的施用量来确定商业有效率,所述防治率是通过生长降低或死亡率来测定。
除草效力是可通过本发明增强的生物作用之一。本文所用的“除草效力”指的是任何可见的植物生长控制程度,包括一种或多种下列作用:(1)杀死,(2)抑制生长,繁殖或增殖,和(3)清除、破坏,或相反减少植物的出现和活动。
对于具体的外源性化学物质是生物有效的施用率的选择是在普通农业科学家的技能范围内。本领域技术人员同样会认识到特殊的种植条件、天气和生长条件以及选择的具体外源性化学物质及其组合物会影响实践本发明时所取得的生物效力的程度。所用外源性化学物质的有用施用率取决于上述所有条件。相对于将本发明方法用于草甘膦除草剂的应用,关于适宜的施用率已知更多的信息。超过二十年的草甘膦使用和涉及该应用的公开研究已提供了大量信息,杂草防治实践者可据此选择对于特殊的品种在特殊的生长阶段在特殊的环境条件下是除草有效的草甘膦施用率。
草甘膦或其衍生物的除草组合物被用于防治世界范围内的多种植物。本发明的草甘膦组合物可以除草有效量施用到植物上,并能无限制地有效防治属于下列一种或多种属的一种或多种植物:苘麻属,苋属,蒿属,马利筋属,燕麦属,地毯草属,丰花草属,臂形草属,芸薹属,雀麦属,藜属,蓟属,鸭跖草属,旋花属,狗牙根属,莎草属,马唐属,稗属,牛筋草属,野麦属,木贼属,牛龙牛儿苗属,向日葵属,白茅属,甘薯属,地肤,黑麦草属,锦葵属,稻属,半颍黍属,黍属,雀稗属,◆草属,芦苇属,蓼属,马齿苋属,蕨属,葛跟属,悬钩子属,猪毛菜属,狗尾草属,黄花稔属,芥属,高粱属,小麦属,香蒲属,荆豆属,苍耳属和玉蜀黍属。
草甘膦组合物适用的特别重要的一年生阔叶杂草通过下列杂草非限制性地举例说明:苘麻(Abutilon theophrasti),苋属(Amaranthus spp.),钮扣草属(Borreria spp.),油菜(oilseedrape)、canola、芥菜等(芸苔属),鸭跖草属(Commelina spp.),mang牛儿苗属(Erodium spp.),向日葵属(Helianthus spp.),甘薯属(Ipomoea spp.),地肤(Kochia scoparia),锦葵属(Malva spp.),荞麦蔓、蓼等(蓼属),马齿苋属(Portulaca spp.),籽蒿属(Salsolaspp.),黄花稔属(Sida spp.),野田芥(Sinapis arvensis)和美国苍耳(苍耳属)。
草甘膦组合物适用的特别重要的一年生窄叶杂草通过下列杂草非限制性地举例说明:野燕麦(Avena fatua),地毯草属(Axonopusspp.),旱雀麦(Bromus tectorum),马唐属(Digitaria spp.),稗(Echinochloa crus-galli),牛筋草(Eleusine indica),意大利黑麦草(Lolium multiflorum),稻(Oryza sativa),半颍黍属(Ottochloa nodosa),巴哈雀稗(Paspalum notatum),◆草属(Phalaris spp.),狗尾草属(Setaria spp.),小麦(Triticumaestivum)和玉米(Zea mays)。
草甘膦组合物适用的特别重要的多年生阔叶杂草通过下列杂草非限制性地举例说明:蒿属(Artemisia spp.),马利筋属(Asclepiasspp.),加拿大蓟(Cirsium arvense),田旋花(Convolvulus arvensis)和葛属(Pueraria spp.)。
草甘膦组合物适用的特别重要的多年生窄叶杂草通过下列杂草非限制性地举例说明:臂形草属(Brachiaria spp.),狗牙根(Cynodondactylon),油莎草(Cyperus esculentus),莎草(C.rotundus),偃麦草(Elymus repens),白茅(Imperata cylindrica),黑麦草(Loliumperenne),大黍(Panicum maximum),毛花雀稗(Paspalumdilatatum),芦苇属(Phragmites spp.),约翰逊草(Sorghumhalepense)和香蒲属(Typha spp.)。
草甘膦组合物适用的特别重要的其他多年生品种通过下列杂草非限制性地举例说明:木贼属(Equisetum spp.),蕨菜(Pteridiumaquilinum),悬钩子属(Rubus spp.)和荆豆(Ulex europaeus)。
因此,本发明的草甘膦组合物和用所述组合物处理植物的方法可用于上述任何品种。在一个特殊的预期方法中,本发明包括一种或多种盐形式草甘膦的植物处理组合物被施用到作物的叶片上,所述作物是已遗传上转换成耐草甘膦的,同时施用到杂草叶片上或生长在所述作物附近的不受欢迎植物上。该方法能防治杂草或不受欢迎的植物,同时使作物基本不受伤害。从遗传上转变成耐草甘膦的作物包括其种子由Monsanto出售或经Monsanto许可具有Roundup Ready商标的那些作物。这些作物包括各种棉花、大豆、canola和玉米。
将植物处理组合物施用到叶片上优选通过喷雾完成,使用喷洒液体的任何常规方式,如喷嘴或旋转式圆盘雾化器。本发明的组合物可用于精确的耕作技术中,其中根据变量如存在的植物品种、植物生长阶段、土壤含水量情况等,使用装置以改变外源性化学物质施用到田间不同部分的量。在所述技术的一个实施方案中,可使用全球定位***与喷雾装置一起运作将希望量的组合物施用到田间的不同部分。
植物处理组合物优选充分稀释以便易于用标准的农业喷雾装置喷洒。适用于本发明的施用率根据许多因素该变,所述因素包括活性成分的类型和浓度及其涉及的植物品种。通过喷施将含水组合物施用到叶片范围的有效用量是大约25-1000升/公顷(l/ha),优选大约50-300l/ha。
用于引发植物中或存在于植物中或上的病原体、寄生虫或摄食生物中的预期生物活性的预期方法还包括在将本发明的植物处理组合物施用到植物叶片上的步骤之前,将本文提供的浓缩组合物稀释、溶解或分散于适当体积的水中以形成植物处理组合物的步骤。
实施例
下列实施例仅仅是用来说明目的而并非旨在限制本发明的范围。实施例能更好地理解本发明及其优点和效果的某些差异。
实施例1
将1.2g(等于6.1mmolGH2)湿饼状含86.5重量%a.e.草甘膦的草甘膦酸加入30ml烧瓶中。然后加入经计算相当于6.1mmol(假设椰子烷基平均链长12个碳原子)的1.3gN-椰子烷基-N,N-二甲基胺(CECA S.A.的NoramTMDMC D),得到胺与草甘膦a.e.的摩尔比是1∶1。接着加入20ml去离子化的水(经离子交换和通过0.2μm过滤器),为用N-椰子烷基-N,N-二甲基胺中和草甘膦提供水介质。
将烧瓶塞住并放在60℃水浴中2小时。施加磁力搅拌以确保彻底混和。
得到低粘度和pH约4的稳定胶态分散体。该胶态分散体的特征通过下列方法确定。
胶态分散体的稳定性通过观察确定。如果制备烧瓶在不搅拌的条件下于室温下储藏48小时没有出现相分离,则该胶态分散体对本实施例来说认为是稳定的。
CMC是通过平板法或通称的Wilhemy法,使用Kruss K12自动张力计在25℃测定各浓度范围的表面张力来确定。由于该组合物是稀释的,最初表面张力基本未受影响。在达到CMC后,进一步的稀释会导致表面张力递增,最终接近纯水的表面张力。如果在曲线图上相对于浓度在对数坐标上绘制表面张力,产生的曲线图在一个特殊的点处有尖锐的转折,在该点以下表面张力受到浓度的影响,在该点以上表面张力不受或几乎不受浓度的影响。在该折点的浓度相当于CMC。
比简单的胶束更大的超分子聚集体的尺寸是通过使用透射电子显微镜(TEM)用负染色技术观察进行测量。使用的着色剂是钨硅酸钠Na4(Si(W3O10)4).20H2O。显示实施例1的组合物中大于约20nm的超分子聚集体的透射电子显微照片位于图1。
实施例1的结果列于下表1中。
实施例2
按照实施例1的方法进行,除了所用胺化合物是CECA S.A.的NoramTMDMSH D,这是由氢化牛油制备而来的烷基二甲基胺,其主要成分是N-硬脂酰-N,N-二甲基胺。胺的加入量是1.812g。实施例2的结果列于下表1。
实施例3
按照实施例1的方法进行,除了使用50∶50摩尔比的N-椰子烷基-N,N-二甲基胺(NoramTMDMC D)和N-硬脂酰-N,N-二甲基胺(NoramTMDMSH D)。胺的加入总量是1.55g(0.65g NoramTMDMC D和0.9g NoramTMDMSH D)。实施例3的结果列于下表1。
实施例4
按照实施例1的方法进行,除了N-椰子烷基-N,N-二甲基胺的加入量是2.6g,以提供2∶1的胺与草甘膦摩尔比。实施例4的结果列于下表1。
                  表1:实施例1-4的结果
实施例 胺化合物1  摩尔比2 外观 CMC(μM) 在CMC的表面张力(mN/m)
    1 椰子-N(Me)2    1∶1 清澈    37     26.5
    2 C18-N(Me)2    1∶1 清澈至混浊    31     30.7
    3 椰子-N(Me)2+C18-N(Me)2    1∶1 清澈  未测出    未测出
    4 椰子-N(Me)2    2∶1 清澈    35     22.5
1式(I)的胺化合物;胺化合物的缩写可参考实施例理解。
2式(I)的胺化合物与草甘膦a.e.的摩尔比。
实施例5
将1.2g(等于6.1mmolGH2)湿饼状含86.5重量%a.e.草甘膦的草甘膦酸加入30ml烧瓶中。然后加入0.65gN-椰子烷基-N,N-二甲基胺(CECA S.A.的NoramTMDMC D),该用量是经计算的以提供胺与草甘膦a.e.的摩尔比是0.5∶1。接着加入20ml去离子化的水(经离子交换和通过0.2μm过滤器),为用N-椰子烷基-N,N-二甲基胺中和草甘膦提供水介质。
将烧瓶塞住并放在60℃水浴中2小时。施加磁力搅拌以确保彻底混和。然后继续搅拌并加入0.822g三己基胺,该用量是经计算的以便提供其与N-椰子烷基-N,N-二甲基胺的总碱量与草甘膦a.e.的摩尔比是1∶1。在水浴中再继续搅拌30分钟。
得到低粘度和pH约4的稳定胶态分散体。
实施例6
按照实施例5的方法进行,除了用3.05ml 1M的氢氧化钠溶液代替三己基胺。得到低粘度和pH约4的稳定胶态分散体。
实施例7
将2.52gN-椰子烷基-N,N-二甲基胺(CECA S.A.的NoramTMDMCD)与0.888g甘油三酸酯脂肪酸酯油(Hüls的MiglyolTM817)一起加入到30ml烧瓶中。将烧瓶塞住并放在60℃水浴中搅拌直至N-椰子烷基-N,N-二甲基胺溶解于油中。然后加入2.35g(12mmolGH2)的湿饼状含86.5重量%a.e.草甘膦的草甘膦酸。接着加入20ml去离子化的水(经离子交换和通过0.2μm过滤器)。
将烧瓶塞住并放在60℃水浴中2小时。施加磁力搅拌以确保彻底混和。
得到低粘度和pH约4的稳定的混浊乳液。
实施例7的乳液组合物的粒径分布是使用Coulter LS230装置通过光衍射测定的。该乳液的油相颗粒(泡涨胶束)的直径是300-3000nm,如图3所示,体积平均直径是约780nm。
实施例8
将13.8gN-辛基-N,N-二甲基胺,12.0g草甘膦酸(经分析96重量%)和214g蒸馏水加入到500ml有螺旋盖的管状瓶中。因此加入的草甘膦的质量分数是50克/千克(g/Kg)。将各成分的混合物在50℃磁力搅拌5小时,获得清澈的超分子聚集体胶态分散体。将该分散体冷却至室温。在用蒸馏水稀释该分散体至草甘膦浓度为5g a.e./Kg之后测定制剂的pH和超分子聚集体的大小(通过动态光散射)。将50g a.e./Kg的超分子聚集体在室温下无搅拌条件下静置48小时检测其相分离情况。实施例8的结果列于下表2。
实施例9
按照实施例8的方法进行,除了胺化合物是17.3g的N-椰子烷基-N,N-二甲基胺(NoramTMDMC D),草甘膦酸的添加量是12.0g和蒸馏水的添加量是211g。实施例9的结果列于下表2。
实施例10
按照实施例8的方法进行,除了胺化合物是33.0g的N-牛油烷基-N,N-二甲基胺(NoramTMDMS D),草甘膦酸的添加量是12.0g和蒸馏水的添加量是195g。实施例10的结果列于下表2。
                    表2:实施例8-10的结果
实施例   胺化合物1   摩尔比2 外观 相分离  聚集体的平均粒径(nm)
  8   C8-N(Me)2   1.29∶1 清澈   无    未测出
  9  椰子-N(Me)2   1.19∶1 清澈   无     4.4
  10  牛油-N(Me)2   1.64∶1 清澈   无     2.0
1式(I)的胺化合物;胺化合物的缩写可参考实施例理解。
2式(I)的胺化合物与草甘膦a.e.的摩尔比。
实施例11
在温室试验中评估实施例8(包含N-辛基-N,N-二甲基铵草甘膦)和9(含N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦)的组合物的除草效力,具体是将上述组合物叶面施用到代表性的一年生阔叶杂草苘麻(Abutilon theophrasti,ABUTH)和一年生窄叶稗属杂草湖南稷子(Echinochloa crus-galli,ECHCF)上。为了进行比较,在试验中包括了下列商品化标准制剂:
MON0139,草甘膦的单(异丙基铵)盐的水溶液,含62重量%所述盐,并且除水以外不含其他制剂成分,可得自Monsanto公司;和
RoundupUltra除草剂,草甘膦的单(异丙基铵)盐的水溶液浓缩制剂,含41重量%所述盐,还含表面活性剂,该产品由美国的Monsanto公司以农业除草剂的名义销售。
MON0139含大约680克酸当量/升(g a.e./1)草甘膦,RoundupUltra除草剂含356g a.e./l。
下列步骤用于温室试验。
将指定的植物品种的种子种在85mm2罐中的混和土壤中,这些土壤已经过蒸汽消毒并用3.6Kg/m3的14-14-14NPK缓释肥料预先施肥。将罐子放在有地下灌溉的温室中。出苗后大约1周,根据需要间苗,包括除去任何不健康或异常的植物,产生均匀连续的的试验罐。
测试期间将植物继续放在温室中,在温室中植物每天接受最大14小时的光照。如果自然光不足以满足日需量,使用亮度大约475微量子摩尔(microeinsteins)的人造光源弥补差额。曝置温度没有精确地控制,但平均白天大约27℃,夜间大约18℃。在整个试验期间对植物进行地下灌溉以确保足够的土壤湿度水平。在试验期间相对湿度保持在大约50%。
将罐子按完全随机的实验设计分配给不同的处理,进行三次重复。一组罐子留下不进行处理作为空白对照,稍后据此评估处理的效果。使用RoundupUltra的处理提供两组三次重复以确保对本发明组合物除草效力的比较有可靠的基础。
将草甘膦组合物施用到叶面是用装配了TeeJetTM9501E喷嘴的履带喷雾器喷洒,该喷嘴经过校准在166千帕斯卡(kPa)的压力下能供应93升/英亩(l/ha)的喷雾体积。当植物2-3周时进行施药。处理后,将罐子再放回温室中直至准备评估。在此实施例中是处理后15天(DAT)。
使用稀释的含水组合物进行处理,该组合物是用水稀释预先配制好的浓缩组合物而制备的。所有的比较都在同样的草甘膦酸当量下进行。制备植物处理组合物所需草甘膦浓缩组合物的稀释度根据下列方程计算
   A=RS/VC
其中A是为制备植物处理组合物而预备加入的草甘膦组合物的体积(ml),R是预期草甘膦的施用量,以克酸当量/公顷为单位(ga.e./l),S是制备的植物处理组合物的总体积(ml),V是植物处理组合物的施用率(l/ha),一般称为“喷雾体积”,C是草甘膦组合物中草甘膦的浓度(ga.e./l)。
为评估除草效力,试验中的所有植物都由一个有经验的技术人员检验,该技术人员记录抑制百分率,通过与未处理植物比较目测每个处理的效力。0%的抑制表示无作用,100%的抑制表示所有的植物完全死亡。85%或更高的抑制一般被认为是标准的除草应用可接受的;然而在温室试验中,如本实施例所述的试验中,以预期产生小于85%抑制作用的用量施用组合物是正常的,因为这更容易区别具有不同效力水平的组合物。
实施例11试验的结果列于下表3中。
                表3:实施例11的除草效力数据
     草甘膦组合物    草甘膦用量ga.e./l       抑制作用%
  ABUTH     ECHCF
       MON0139       200     0     50
      400     2     62
      600     43     75
      800     72     77
      1000     83     85
 RoundupUltra(第一组)       200     20     50
      400     57     60
      600     75     82
      800     88     93
      1000     95     94
 RoundupUltra(第二组)       200     5     67
      400     33     73
      600     72     83
      800     87     85
      1000     90     96
     实施例8组合物       200     2     37
      400     27     50
      600     60     53
      800     88     70
      1000     85     80
     实施例9组合物       200     3     37
      400     67     50
      600     77     62
      800     83     67
      1000     88     73
在这一试验中,在相同的草甘膦a.e.用量下,N-辛基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例8)和N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例9)的胶态分散体提供的除草效力优于草甘膦异丙基铵(MON0139)。然而,这些胶态分散体的除草效力不如本试验中的商品化标准RoundupUltra制剂。
实施例12
按照实施例11中所用基本相同的步骤进行,除了下面要注意的内容:在温室试验中,叶面施用至两种典型的一年生阔叶杂草野萝卜(Raphanus sativus,RAPSN)和圆叶牵牛(Ipomoea purpurea,PHBPU)和典型的多年生窄叶杂草偃麦草(Elymus repens,AGRRE)上。土壤用3.9kg/m3的6-7-8NPK肥料预先施肥。植物每天接受16小时阳光。白天温度保持在大约23℃,夜间大约18℃。相对湿度保持约70%。在此试验中仅有一组三次重复的RoundupUltra。除草效力的早期评估在5DAT时进行,作为增强早期发育征兆的指标。在22DAT时进行晚期评估。本试验包括的组合物是实施例8(含N-辛基-N,N-二甲基铵草甘膦)和9(含N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦)的组合物。实施例12的结果列于下表4中。
                 表4:实施例12的除草效力数据
草甘膦组合物  草甘膦用量ga.e./ha                      抑制作用%
       5DAT           22DAT
 RAPSN  PHBPU  AGRRE  RAPSN  PHBPU
MON 0139     360     10   18   43     28     30
    540     10   15   55     35     32
    720     10   17   47     40     32
RoundupUltra     360     17   20   67     47     73
    540     30   23   67     63     80
    720     23   38   75     88     95
实施例8组合物     360     20   15   55     43     23
    540     27   17   78     53     32
    720     15   15   72     67     37
实施例9组合物     360     33   35   65     73     63
    540   无数据 无数据 无数据   无数据   无数据
    720     62   55   88     87     92
在这一试验中,在相同的草甘膦a.e.用量下,N-辛基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例8)的胶态分散体提供的对AGRRE的除草效力与商品化标准RoundupUltra制剂相似。N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例9)的胶态分散体对所有三种杂草的效力总的来说高于实施例8的组合物。实施例9组合物的早期发育征兆显著多于RoundupUltra。
实施例13
按照实施例11中所用基本相同的步骤,在温室试验中叶面施用到ABUTH和ECHCF上。除草效力的评估在21DAT时进行。本试验包括的组合物是实施例9(含N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦)和10(含N-牛油烷基-N,N-二甲基铵草甘膦)的组合物。实施例13的结果列于下表5中。
                    表5:实施例13的除草效力数据
草甘膦组合物   草甘膦用量ga.e./ha     抑制作用%
  ABUTH   ECHCF
MON 0139     200     0     50
    400     20     77
    600     45     87
    800     47     88
    1000     73     95
Roundup()Ultra(第一组)     200     25     77
    400     50     95
    600     63     98
    800     92     100
    1000     100     100
Roundup()Ultra(第二组)     200     10     80
    400     40     97
    600     60     99
    800     90     100
    1000     98     100
实施例9组合物     200     5     82
    400     50     94
    600     75     97
    800     77     99
    1000     87     100
实施例10组合物     200     33     82
    400     75     83
    600     78     87
    800     83     90
    1000     83     85
在这一试验中,在相同的草甘膦a.e.用量下,N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例9)和N-牛油烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例10)的胶态分散体提供的对ABUTH的除草效力比得上RoundupUltra。
实施例14
按照实施例8的步骤制备比较组合物,其中的胺化合物是月桂基胺(NoramTM12D)。月桂基胺的添加量是9.4g,草甘膦酸是12.0g,蒸馏水是206g。就在加入蒸馏水之前加入12g异丙醇。该组合物的pH是4.5,其中月桂基胺与草甘膦a.e.的摩尔比是0.72∶1。外观上是混浊的但未显示有相分离。测定聚集体的平均粒度是2.0nm。
为比较本发明组合物(实施例10的组合物,含N-牛油烷基-N,N-二甲基铵草甘膦)与比较组合物的除草效力,按照与实施例12中基本相同的步骤进行温室试验,将上述组合物叶面施用到RAPSN、PHBPU和AGRRE上。在此试验中仅有一组三次重复的RoundupUltra。除草效力的评估在22DAT时进行。实施例14的结果列于下表6中。
               表6:实施例14的除草效力数据
草甘膦组合物   草甘膦用量ga.e./ha         抑制作用%
  AGRRE   RAPSN   PHBPU
MON 0139     360     53     48     43
    540     57     57     47
    720     65     78     57
RoundupUltra     360     78     58     58
    540     88     95     58
    720     97     83     65
实施例10组合物     360     97     77     80
    540     99     75     83
    720     99     82     93
比较组合物(月桂基铵盐)     360     55     53     53
    540     70     53     52
    720     80     55     57
N-牛油烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例10)的胶态分散体至少在AGRREh PHBPU上的除草效力优于RoundupUltra。相反,含N-月桂基铵草甘膦的比较组合物的除草效力弱得多,对RAPSN和PHBPU的作用与MON0139差不多,对AGRRE的作用仅略强于MON0139。
实施例15
如下制备一系列组合物,所述组合物中所有碱与草甘膦的摩尔比均为1∶1。首先,按照实施例1的通用步骤制备两种组合物,组合物15-5使用N-癸基-N,N-二甲基胺和组合物15-10使用N-椰子烷基-N,N-二甲基胺(NoramTM DMC D)。制备的这两种组合物中各自的胺化合物与草甘膦a.e.的摩尔比均为1∶1。
接着,制备这些组合物各自与草甘膦异丙基胺盐(以MON 0139的形式加入,其中异丙基胺与草甘膦a.e.的摩尔比是大约1∶1)的混合物,从而提供N-癸基-N,N-二甲基胺或N-椰子烷基-N,N-二甲基胺与草甘膦a.e.的摩尔比低于1∶1的含水组合物。所有组合物按照草甘膦含量为10重量%a.e.制备。制备的组合物是:
15-1    N-癸基-N,N-二甲基胺        摩尔比0.02∶1
15-2    N-癸基-N,N-二甲基胺        摩尔比0.1∶1
15-3    N-癸基-N,N-二甲基胺        摩尔比0.25∶1
15-4    N-癸基-N,N-二甲基胺        摩尔比0.5∶1
15-5    N-癸基-N,N-二甲基胺        摩尔比1∶1
15-6    N-椰子烷基-N,N-二甲基胺    摩尔比0.02∶1
15-7    N-椰子烷基-N,N-二甲基胺    摩尔比0.1∶1
15-8    N-椰子烷基-N,N-二甲基胺    摩尔比0.25∶1
15-9    N-椰子烷基-N,N-二甲基胺    摩尔比0.5∶1
15-10   N-椰子烷基-N,N-二甲基胺    摩尔比1∶1
注意上面给出的组合物15-6至15-10的摩尔比包括具有来源于椰子油的各种烷基链长的胺化合物。如果只考虑C14或更长链的胺化合物,估计相应的摩尔比需用0.3乘以上述摩尔比。例如,对于组合物15-7,含C14或更长链的胺化合物与草甘膦a.e.的摩尔比是大约0.03∶1。
最后,制备对应于实施例9组合物的“空白”组合物,其中用盐酸代替草甘膦中和N-椰子烷基-N,N-二甲基胺形成N-椰子烷基-N,N-二甲基氯化铵的水溶液或分散体。
按照实施例11中所用基本相同的步骤,在温室试验中叶面施用到ABUTH和ECHCF上。除草效力的评估在16DAT时进行。本试验包括实施例9的组合物,该组合物是在临施用前通过混和如上所述的实施例9的“空白”和MON0139来制备的,得到N-椰子烷基-N,N-二甲基胺与草甘膦a.e.的摩尔比是1.19。该摩尔比可在实施例9的组合物中发现。本试验还包括上文所列组合物15-1至15-10。实施例15的结果列于下表7中。
           表7:实施例15的除草效力数据
草甘膦组合物 草甘膦用量ga.e./ha     抑制作用%
  ABUTH   ECHCF
MON0139     50     0     2
    100     5     30
    200     72     53
    400     82     70
    600     87     77
RoundupUltra(第一组)     50     0     52
    100     67     80
    200     85     98
    400     95     100
    600     100     100
RoundupUltra(第二组)     50     0     55
    100     60     78
    200     83     99
    400     97     100
    600     100     100
草甘膦组合物 草甘膦用量ga.e./ha     抑制作用%
 ABUTH   ECHCF
实施例9组合物椰子-N(Me)2,1.19∶1摩尔比     50     0     60
    100     58     83
    200     80     98
    400     90     100
    600     99     100
实施例9的"空白"+MON0139椰子-N(Me)2,1.19∶1摩尔比     50     0     65
    100     57     82
    200     83     99
    400     92     100
    600     99     100
15-1C10-N(Me)2,0.02∶1摩尔比     50     0     5
    100     18     33
    200     72     58
    400     85     77
    600     92     83
15-2C10-N(Me)2,0.1∶1摩尔比     50     0     0
    100     25     38
    200     73     58
    400     90     83
    600     95     83
15-3C10-N(Me)2,0.25∶1摩尔比     50     0     5
    100     20     37
    200     73     60
    400     87     83
    600     92     98
15-4C10-N(Me)2,0.5∶1摩尔比     50     0     8
    100     27     27
    200     75     65
    400     88     90
    600     97     99
15-5C10-N(Me)2,1∶1摩尔比     50     0     13
    100     30     23
    200     75     55
    400     87     88
    600     97     100
草甘膦组合物 草甘膦用量ga.e./ha     抑制作用%
  ABUTH   ECHCF
15-6coco-N(Me)2,0.02∶1摩尔比     50     0     20
    100     15     57
    200     70     80
    400     82     100
    600     98     100
15-7oco-N(Me)2,0.1∶1摩尔比     50     0     40
    100     25     72
    200     68     99
    400     92     100
    600     99     100
15-8coco-N(Me)2,0.25∶1摩尔比     50     0     62
    100     27     77
    200     80     99
    400     92     100
    600     97     100
15-9coco-N(Me)2,0.5∶1摩尔比     50     0     50
    100     40     73
    200     82     99
    400     90     100
    600     96     100
15-10coco-N(Me)2,1∶1摩尔比     50     0     52
    100     43     70
    200     80     97
    400     87     100
    600     99     100
在此试验中,N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(实施例9)的胶态分散体提供的对ABUTH和ECHCF的除草效力至少等于商品化的标准RoundupUltra。通过简单混和N-椰子烷基-N,N-二甲基氯化铵和异丙基铵草甘膦(实施例9的“空白”+MON 0139)形成的组合物的除草效力至少与组合物9本身相同。
总之,用N-癸基-N,N-二甲基铵草甘膦制备的组合物(15-1至15-5)显示的除草效力低于用N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦制备的组合物(15-6至15-10)。然而,在0.02∶1摩尔比(15-6)时,N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦不比MON0139更有效。在0.1∶1和更高的摩尔比,N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦显示的除草效力接近或等于商品化的标准RoundupUltra。令人惊讶的是,最高的摩尔比并未显示出最强的除草效力,总的说来此系列中的最佳表现是在0.25∶1摩尔比(15-8)。
实施例16
按照实施例1的通用步骤,使用N-十八烷基-N,N-二甲基胺(Albemarle的ADMA-18)作为胺化合物中和草甘膦来制备组合物。计算N-十八烷基-N,N-二甲基胺与草甘膦的摩尔比是1.37∶1。在用水稀释至草甘膦a.e.的浓度为0.5重量%时,通过动态光散射发现组合物含有球状胶束,其平均直径为5nm,通过固定光散射发现该球状胶束的平均重量是85000道尔顿。经计算一个普通的胶束含有大约200分子的N-十八烷基-N,N-二甲基胺和大约150分子的草甘膦,所述N-十八烷基-N,N-二甲基胺是质子化和未质子化形式的总数。
实施例17
按照实施例1的通用步骤,使用下列胺化合物以标明的胺/草甘膦a.e.摩尔比制备一系列组合物:
N-椰子烷基-N,N-二甲基胺(椰子-NMe2)     摩尔比1.19∶1
N-牛油烷基-N,N-二甲基胺(牛油-NMe2)     摩尔比1.56∶1
N-癸基-N,N-二甲基胺(C10-NMe2)         摩尔比1.10∶1
N-十二烷基-N,N-二甲基胺(C12-NMe2)     摩尔比1.23∶1
N-十四烷基-N,N-二甲基胺(C14-NMe2)     摩尔比1.08∶1
N-十六烷基-N,N-二甲基胺(C16-NMe2)     摩尔比1.28∶1
N-十八烷基-N,N-二甲基胺(C18-NMe2)     摩尔比1.37∶1
N-油烯基-N,N-二甲基胺(C18=NMe2)      摩尔比1.12∶1
按照实施例11中所用基本相同的步骤,在温室试验中叶面施用到ABUTH和ECHCF上,除了只包括一组RoundupUltra处理。除草效力的评估在15DAT时进行。实施例17的结果列于下表8中。
           表8:实施例17的除草效力数据
草甘膦组合物 草甘膦用量ga.e./ha     抑制作用%
 ABUTH  ECHCF
MON0139     50     0     0
    100     0     5
    200     73     25
    400     90     55
    600     93     68
RoundupUltra     50     2     3
    100     70     62
    200     90     91
    400     99     100
    600     100     99
coco-N(Me)2     50     5     15
    100     60     52
    200     87     87
    400     99     99
    600     100     100
tallow.N(Me)2     50     30     53
    100     80     80
    200     93     98
    400     99     98
    600     98     99
C10-NMe2     50     0     3
    100     2     13
    200     77     63
    400     93     92
    600     98     99
C12-NMe2     50     0     3
    100     20     48
    200     80     80
    400     97     100
    600     96     98
草甘膦组合物  草甘膦用量ga.e./ha     抑制作用%
  ABUTH  ECHCF
C14-NMe2     50     2     10
    100     45     67
    200     85     90
    400     99     98
    600     99     96
C16-NMe2     50     0     48
    100     43     65
    200     88     85
    400     99     98
    600     99     93
C18-NMe2     50     0     50
    100     50     70
    200     87     93
    400     98     96
    600     99     97
C18=NMe2     50     0     53
    100     70     73
    200     92     97
    400     95     96
    600     100     92
在此试验中,N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(椰子-NMe2)的胶态分散体提供的对ABUTH和ECHCF的除草效力与商品化的标准RoundupUltra相似。N-牛油烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(牛油-NMe2)的胶态分散体提供的除草效力强于商品化的标准RoundupUltra。
N-十二烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(C12-NMe2)提供的除草效力不如RoundupUltra或N-椰子烷基-N,N-二甲基铵草甘膦(椰子-NMe2)组合物,N-癸基-N,N-二甲基铵草甘膦(C10-NMe2)组合物的效力更弱。相信在椰子-NMe2中存在的C14和更长链是形成这种组合物高除草活性水平的原因。证据可见于此试验中草甘膦的N-十四烷基-N,N-二甲基铵(C14-NMe2)、N-十六烷基-N,N-二甲基铵(C16-NMe2)、N-十八烷基-N,N-二甲基铵(C18-NMe2)、N-油烯基-N,N-二甲基铵(C18=NMe2)和N-牛油烷基-N,N-二甲基铵(牛油-NMe2)盐组合物所显示的强除草效力。
实施例18
按照实施例1的通用步骤制备一系列组合物,其中使用N-十八烷基-N,N-二甲基胺(C18-NMe2)作为胺化合物,并且胺化合物与草甘膦a.e.的摩尔比是1.37∶1。在加工过程中向每种组合物中加入一种下列辅剂化合物:大豆丙基酯(主要是油酸丙酯);油酸甲酯;橄榄油;磷酸三丁酯;庚烷;二甲基亚砜(DMS0);甲苯;甘油;玉米糖浆;白明胶;平均分子量400(PEG-400)的聚乙二醇;平均分子量3400(PEG-3400)的聚乙二醇。在所有情况下,辅剂化合物的添加重量等于草甘膦a.e.的含量。还用N-十八烷基-N,N-二甲基胺,但不用所述辅剂化合物制备一种组合物。
按照实施例11基本相同的步骤,在温室试验中叶面施用到ABUTH和ECHCF上,除了只包括一组RoundupUltra处理。除草效力的评估在14DAT时进行。实施例18的结果列于下表9中。
           表9:实施例18的除草效力数据P66
草甘膦组合物 草甘膦用量ga.e./l     抑制作用%
  ABUTH   ECHCF
 MON0139     50     0     0
    100     3     30
    200     70     45
    400     80     63
    600     94     68
RoundupUltra     50     25     25
    100     77     55
    200     92     80
    400     98     99
    600     100     97
C18-NMe2     50     0     40
    100     25     68
    200     82     90
    400     97     96
    600     98     100
C18-NMe2+油酸丙酯     50     0     50
    100     20     72
    200     83     95
    400     99     93
    600     99     97
C18-NMe2+油酸甲酯     50     0     50
    100     3     68
    200     80     80
    400     98     93
    600     99     96
表9(续)
C18-NMe2+橄榄油     50     0     50
    100     27     73
    200     83     90
    400     99     95
    600     100     94
C18-NMe2+磷酸三丁酯     50     0     17
    100     0     65
    200     77     83
    400     96     93
    600     98     99
C18-NMe2+庚烷     50     0     2
    100     5     62
    200     80     87
    400     97     99
    600     98     97
C18-NMe2+DMSO     50     0     43
    100     27     70
    200     83     87
    400     96     96
    600     99     100
C18-NMe2+甲苯     50     0     10
    100     13     63
    200     80     96
    400     97     93
    600     99     99
C18-NMe2+甘油     50     0     0
    100     12     55
    200     78     83
    400     96     97
    600     99     97
表9(续)
 C18-NMe2+玉米糖浆     50     0     8
    100     47     53
    200     80     82
    400     93     90
    600     99     99
 C18-NMe2+白明胶     50     0     8
    100     18     60
    200     80     78
    400     88     90
    600     96     93
 C18-NMe2+PEG-400     50     0     45
    100     77     75
    200     94     85
    400     98     99
    600     99     99
 C18-NMe2+PEG-3400     50     0     50
    100     72     72
    200     83     88
    400     96     96
    600     99     100
在此试验中,通过在组合物中加入聚乙二醇增强了N-十八烷基-N,N-二甲基铵草甘膦的胶态分散体的除草效力,特别是对ABUTH的除草效力。PEG-400和PEG-3400都有这种作用。
实施例19
按照实施例11基本相同的步骤,在温室试验中叶面施用到ABUTH和ECHCF上。在此试验中,将实施例9的组合物单独或与各种表面活性剂一起以桶混制剂的形式施用,所述表面活性剂各以喷雾组合物的0.25体积%和1体积%的浓度。测试的表面活性剂是:
●MON0818(Monsanto公司):基于聚氧乙烯(15)牛油胺;
●PlurafacTM A-38(BASF):聚氧乙烯(27)C16-18烷基醚;
●FluoradTM FC-754(3M):阳离子的氟代有机表面活性剂,认为具有C8F17SO2NH(CH2)3N-(CH3)3Cl-结构;
●AgrimulTM PG-2069(Henkel):C9-11烷基聚糖苷,含平均1.6个葡萄糖单元。
使用草甘膦异丙基胺盐(MON0139)代替实施例9的组合物以与同样表面活性剂的桶混制剂形式进行比较处理。除草效力的评估在14DAT时进行。实施例19的结果列于下表10中。
           表10:实施例19的除草效力数据
草甘膦组合物 草甘膦用量ga.e./l   抑制作用%
 ABUTH  ECHCF
MON0139     50     0     2
    100     33     13
    300     80     67
RoundupUltra(第一组)     50     7     47
    100     57     77
    300     88     99
RoundupUltra(第二组)     50     22     60
    100     60     80
    300     96     99
MON0139+0.25%MON0818     50     17     65
    100     50     88
    300     93     99
MON0139+1%MON0818     50     25     73
    100     75     83
    300     93     100
MON0139+0.25%PlurafacTM A-38     50     40     80
    100     80     87
    300     99     99
MON0139+1%PlurafacTM A-38     50     78     77
    100     87     87
    300     100     99
MON0139+0.25%FluoradTMFC-754     50     60     55
    100     85     70
    300     99     98
MON0139+1%FluoradTM FC-754     50     50     55
    100     82     70
    300     98     99
表10(续)
MON0139+0.25%AgrimulTM PG-2069     50     30     72
    100     35     91
    300     85   100
MON0139+1%AgrimulTM PG-2069     50     18     67
    100     63     83
    300     95     100
实施例9的组合物     50     12     63
    100     68     83
    300     96     100
实施例9组合物+0.25%MON0818     50     30     70
    100     83     96
    300     99     100
实施例9组合物+1%MON0818     50     65     77
    100     87     90
    300     100     100
实施例9组合物+0.25%PlurafacTMA-38     50     50     80
    100     82     93
    300     100     100
实施例9组合物+1%PlurafacTMA-38     50     73     78
    100     93     91
    300     100     100
实施例9组合物+0.25%FluoradTM FC-754     50     55     60
    100     82     88
    300     98     100
表10(续)
实施例9组合物+1%FluoradTMFC-754     50     60     60
    100     87     75
    300     99     100
实施例9组合物+0.25%AgrimulTM PG-2069     50     50     82
    100     73     92
    300     99     100
实施例9组合物+1%AgrimulTMPG-2069     50     50     80
    100     75     97
    300     99     100
实施例20
用16.2g N-椰子烷基-N,N-二甲基胺(NoramTM DMC D),11.3g纯度98.5%的草甘膦酸,72.6g MON0139(62%草甘膦异丙基铵盐的水溶液)搅拌混和制备含水浓缩组合物。N-椰子烷基-N,N-二甲基胺对草甘膦的摩尔比计算为0.33∶1。得到含44.4重量%草甘膦a.e.的清澈液体。
上述对本发明具体实施方案的描述并非旨在完全列出本发明的一切可能的实施方案。本领域技术人员会认识到可以对本文所述的具体实施方案进行修改,这种修改也是本发明范围之内的。

Claims (22)

1.一种植物处理组合物,用于施用到植物叶面以引发生物反应,该组合物包括一种农业上可接受的液体载体,其中溶解或分散了阴离子外源性化学物质和一种或多种式(I)的胺化合物
其中R1是烃基,含有6至约22个碳原子,并且所有存在的R1基团的至少30%含有14至约22个碳原子,R2和R3独立地是C1-5烃基;所述组合物
(a)含有外源性化学物质的量应足以在以约10至约1000升每公顷(1/ha)的用量将该组合物施用到植物叶面时,引发生物反应;和
(b)组合物中含有的式(I)胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约0.01∶1至大约0.8∶1。
2.权利要求1的组合物,其中的液体载体是水。
3.权利要求2的组合物,其中在每个所述胺化合物中的所述烃基R1含14至约22个碳原子。
4.权利要求2的组合物,其中在所述胺化合物的通式中,R2和R3是甲基。
5.权利要求2的组合物,其中的外源性化学物质是一种杀线虫剂,选自3,4,4-三氟-3-丁烯酸和N-(3,4,4-三氟-1-氧-3-丁烯基)甘氨酸。
6.权利要求2的组合物,其中的外源性化学物质是除草剂。
7.权利要求6的组合物,其中的除草剂是N-膦酰甲基甘氨酸。
8.权利要求2的组合物,还包括一种助剂量的油或油的混合物。
9.权利要求8的组合物,其中所述油均具有对应于式(IX)的化学结构
R14-CO-Y-R15    (IX)
其中R14是含有约5至约21个碳原子的烃基,R15是含有1个至约14个碳原子的烃基,R14和R15的碳原子总数是大约11至大约27,Y是O或NH。
10.权利要求10的组合物,其中所述油选自油酸甲酯,油酸乙酯,肉豆蔻酸异丙酯,棕榈酸异丙酯和硬脂酸丁酯。
11.权利要求10的组合物,其中所述油的含量与外源性化学物质的重量比是大约1∶100至大约10∶1。
12.权利要求2-11中任一项的组合物,包括含水施用介质,其中呈胶态分散着超分子聚集体,所述超分子聚集体包括一种或多种两性盐,该两性盐含有外源性化学物质的阴离子和来源于所述胺化合物的质子化的阳离子,并且其中外源性化学物质以被所述胺化合物中和的第一摩尔数,被除中和所述第一摩尔数的胺化合物以外的一种或多种碱中和的0或第二摩尔数以及未被任何碱中和的酸形式的0或第三摩尔数存在于在组合物中。
13.权利要求2-11中任一项的组合物,包括一种含水介质,其中基本没有呈胶态分散的超分子聚集体,所述聚集体包括一种或多种两性盐,该两性盐含有外源性化学物质的阴离子和来源于所述胺化合物的质子化的阳离子。
14.权利要求1-13中任一项的组合物,其中多数胺化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约0.1∶1至大约0.5∶1。
15.权利要求1-13中任一项的组合物,其中在每个所述胺化合物中的所述烃基R1含有14、16或18个碳原子。
16.权利要求1-13中任一项的组合物,其中所述胺化合物选自N-椰子烷基-N,N-二甲基胺,N-牛油烷基-N,N-二甲基胺及其混合物。
17.权利要求1-13中任一项的组合物,还包括一种辅剂化合物,该化合物的分子结构包含一条约有2-100个环氧乙烷单元的聚氧乙烯链,该化合物与外源性化学物质的摩尔比是大约1∶10至大约10∶1。
18.一种固体浓缩组合物,包括大约5重量%-75重量%的以酸当量表示的阴离子外源性化学物质,当该组合物溶解或分散于适量的水中时形成权利要求2-13中任一项的植物处理组合物。
19.一种液体浓缩组合物,包括大约5重量%-50重量%的以酸当量表示的阴离子外源性化学物质,当该组合物用适量的水稀释时形成权利要求2-13中任一项的植物处理组合物。
20.一种含水浓缩组合物,包括大约5重量%-50重量%的以酸当量表示的阴离子外源性化学物质,当该组合物用适量的水稀释时形成权利要求2-13中任一项的植物处理组合物。
21.一种用于在植物中或在存在于植物中或植物上的病原体、寄生虫或摄食生物中的引发生物活性的方法,包括将生物有效量的权利要求1-17中任一项的植物处理组合物施用到植物叶片的步骤。
22.一种用于杀死或控制不想要的植物的方法,包括将除草有效量的权利要求6或7的除草组合物施用到植物叶片的步骤。
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