[发明专利]一种壳寡糖衍生物及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于海洋化工工程技术，具体涉及一种壳寡糖衍生物及其制备方法和应用。

背景技术

植物线虫是植物的一大病原。我国每一种作物至少有一种病原线虫寄生，无论是粮食作物，还是经济作物，无论是露天耕作，还是大棚种植，都会受到不同程度的线虫侵害，某些地区甚至会成为毁式病害。有数据显示,线虫病害可导致作物平均检测20％～30％，严重时可达70％～80％，甚至绝收，我国每年因线虫危害造成的损失高达700亿元。危害隐蔽、防治难度大正使线虫病害发生日趋严重。为防治线虫病害，目前最常用手段是使用化学杀线剂。而目前已开发出的杀线剂相对于杀虫剂或杀菌剂来讲寥寥无几，并且因环境或人类健康问题，许多杀线剂已停产。目前在生产上可选用的杀线剂种类有限，且多为高毒或残效期较长的药剂品种，应用时受到很大限制。因此，面对尖锐的人口压力，粮食压力，环境压力及资源压力，急需研制高效、低毒、低残留的生物农药。

我国是一个海洋大国。海洋中孕育着丰富生物资源，从中提取杀线活性物质，开发新型海洋生物源农药，是一个新的且具有广阔应用前景的研究领域。在海洋资源中，从虾、蟹壳提取中甲壳素已经成为农业领域的研究热门。甲壳素是一种含氨基多糖，基本单元是乙酰葡萄糖胺。其含量丰富，可再生，是含量仅次于纤维素的第二大天然生物多糖。甲壳素经脱乙酰可得到壳聚糖，壳聚糖通过特殊的生物酶技术、化学降解或微波降解技术可得到聚合度为2-20之间的壳寡糖。壳寡糖，具有无毒、水溶性好、生物相容性好、可自然降解等优良性能，同时具有抑菌、抗病毒活性，因此在植保上受到广泛研究。

有研究表明，壳聚糖、壳寡糖能够调节土壤微生物种群，刺激土壤中的微生物产生杀线物质，例如几丁质酶，能够降解线虫虫卵，影响线虫的孵化，从而降低相应土壤中线虫的量及危害程度。同时，壳寡糖能够被植物体吸收，刺激植物产生水杨酸、茉莉酸等抗性相关信号分子，促进植物多糖酶、过氧化氢酶、几丁质酶等多种有益酶活化，诱导植物产生抗毒素或植保素，以抵抗病原入侵，提高免疫力。此外，研究还表明寡糖能够促进植物愈伤组织形成，活化植物细胞，促进植物生长，提高生物量。目前，以壳聚糖、寡糖为原料研制的海洋生物源农药已有多个产品面市。然而，由于壳寡糖为天然产物，本身没有杀线活性，其间接杀线活性与化学农药相比差距甚大，所以在杀线方面推广比较困难，限制了其应用。

硫元素是构成生命的重要元素，很多含硫化合物具有多种重要的生理活性。在植物保护中，许多高效的杀虫剂、除草剂、杀菌剂、杀线剂都是含硫化合物。二硫代氨基甲酰类化合物是一类应用广泛的高效农用杀菌剂、杀线剂。二硫代氨基酰类杀线虫剂，可在土壤中降解成异硫氰酸酯甲酯发挥熏蒸作用，通过抑制生物细胞分裂和生物大分子的合成及造成生物呼吸受阻，能有效杀灭线虫。然而，此类杀线剂存在皮肤毒性、对动物毒害大、商品化种类少，因而急需改善其缺点，开发对环境友好的杀线剂。

发明内容

本发明就是针对上述问题，提供了一种结构新颖、杀线活性好的壳寡糖衍生物及其制备方法和应用。

为了实现本发明的上述目的，本发明采用如下技术方案为：

一种壳寡糖衍生物，壳寡糖衍生物为通式I所示的壳寡糖硫代甲酰胺类衍生物，

式中，R为n＝2-20；

其中，R为时，M为金属离子或铵根离子。

进一步的说，所述R为时，M为Na⁺、k⁺或NH₄⁺。

壳寡糖衍生物的制备方法，壳寡糖溶于醇与水的混溶液中，在碱的存在下，常温先与二硫化碳反应1-6h，再与氯乙酸钠反应1-2h，最后再与水肼反应5-6h，产物即为R为的式I所示壳寡糖硫代甲酰胺类衍生物(衍生物1)；其中，壳寡糖、碱、二硫化碳、氯乙酸钠、水合肼的摩尔比为1：1.5-2：1.0-1.5：1.0-1.2：2-2.5。碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水；所述壳寡糖的分子量为320-3200，所述混溶液中醇与水之间体积比为1：1-1.5；混合溶液体积与壳寡糖质量比为25:1-2。

将上述获得衍生物1溶于醇与水的混合液中，在碱的存在下，常温与二硫化碳反应5-6h，产物即为R为式I所示的壳寡糖硫代甲酰胺类衍生物(衍生物2)；其中，衍生物1、碱、二硫化碳的摩尔比为1：1.5-2：1.0-1.5；碱为氢氧化钠、氢氧化钾或氨水。所述混溶液中醇与水之间体积比为1：1-1.5；混合溶液体积与衍生物1质量比为25:1-2。