A növényvédelemben alkalmazható gyógynövény illóolajok és

1. A növényvédelemben alkalmazható gyógynövény illóolajok és főkomponenseiknek ciklodextrin komplexei Oláh Eszter, V. évf. Vegyész ELTE TTK Szerves Kémia Tanszék Témavezető: Dr. Orgoványi Judit

2. Növényvédelem → szelíd növényvédelem • vegyszeres kezelés → környezetünket megterheli ↓ környezetbarát növényvédőszer formulációk • Illóolajok és illóolaj főkomponensek: ─ rovarriasztó, gombaölő és antibakteriális hatás ─ illékonyság, levegőre és hőre való érzékenység→korlátozott növényvédelmi felhasználás Cél: • stabil forma kialakítás ciklodextrin-vendégmolekula zárványkomplexek képzésével • illóolajok és főbb komponensek kölcsönhatása különböző ciklodextrin származékokkal →permetezőszer → poralakú növényvédőszer

3. borneol fehér kristályok antibakteriális, antioxidáns és rovarkártevők elleni hatás mentol fehér kristályok rovarriasztó és gombaellenes hatás timol fehér kristályok antibakteriális, lárvaölő és rovarriasztó hatás citrál sárga folyadék rovarriasztó hatása miatt kártevők elleni védekezés linalool sárga folyadék rovarriasztó és antimikróbás hatás Vizsgált illóolajok és főkomponensek Szerkezeti képletek

4. Ciklodextrinek szerkezete és tulajdonságai • gyűrű alakú, nem redukáló oligoszacharidok • hidrofil / hidrofób rész → apoláris vendégmolekula komplexbe zárása CD Glu α → 6 β→ 7 γ → 8

5. β– ciklodextrin származékok (BCD = β - ciklodextrin) DS = szubsztitúciós fok

6. A ciklodextrinek zárványkomplex képzése • dinamikus egyensúlyra vezető folyamat • csak fizikai erők tartják össze (Van der Waals) • Előnyei és következményei • illékonyság csökkenés • ellenállóvá válik a levegő oxigénjével és a fény károsító hatásával szemben • Vizes oldatban • oldhatóság növekedés • Szilárd állapotban • folyékony és gáz halmazállapotú anyagokból por alak nyerhető • víz hatására kontrollált hatóanyag kioldódás

7. Kísérleti rész • 1. Oldhatósági izotermák felvétele • borneol, citrál, linalool, mentol és timol oldhatósági izotermái szobahőmérsékleten (T = 26°C) öt féle ciklodextrin (BCD, RAMEB, MA–RAMEB, SU–RAMEB és HPBCD) vizes oldataiban • kevertetési idő optimalizálása • 2. Zárványkomplexek előállítása • 19 db komplex közös oldatból liofilizálással, szuszpenziós- és gyúrásos módszerrel • 1:1 mólarányú komplexek a víztartalmak figyelembevételével • 3. A ciklodextrin komplexek analitikai vizsgálata • hatóanyag-tartalom: UV-VIS spektrofotométer és GC • víztartalom: Karl-Fischer titrálás • termogravimetriás analízis • vízben való oldhatóság • kioldódási vizsgálatok • hőstabilitás – tárolási kísérletek

8. Eredmények 1. Oldhatósági izotermák A komplexképzési állandók számításának képlete1:1 mólarányú komplexek esetén:

9. Eredmények 2. Zárványkomplexek jellemzése ← mentol ← citrál ← timol ← linalool ← mentol ← citrál ← timol ← linalool

10. Eredmények 3.a Termoanalitikai mérés Főkomponensek és ciklodextrinek külön Mérési paraméterek • szobahőmérséklettől (T = 28°C) 250°C-ig, • 5°C/perc felfűtési sebesség, • 5 m3/h sebességgel áramló N2 atmoszféra, • a minták 10-20 mg-jai Al2O3 nyitott tégelyben, • referenciaanyag: kiizzított Al2O3 por borneol BCD RAMEB

11. Eredmények 3.a Termoanalitikai mérés Főkomponens - ciklodextrin zárványkomplexek borneol / BCD borneol / RAMEB

12. Eredmények 3.a Termoanalitikai mérés Illóolaj-ciklodextrin zárványkomplexek

13. Eredmények 3.b Termoanalitikai eredmények ← mentol ← citrál ← timol ← linalool ← mentol ← citrál ← timol ← linalool

14. Eredmények 4. Kioldódási vizsgálatok • Saját módszer HPLC-re: • szilárd komplex + víz → 600 perces mintavétel → szűrés (0,45 µm) → injektálás • HPLC-vel hatóanyag-tartalom mérés: • chromspher C8-as fordított fázisú oszlop • izopropanol : víz = 25 : 75; 0,6 cm3/perc • Linear 204 UV-VIS detektor • Eredmény: citrál-A és citrál-B kromatográfiás elválasztása

15. Eredmények 5.a Hőstabilitás – tárolási kísérletek • 19 komplex→ 23 napig 50°C-os szárítószekrényben tárolás • hatóanyag-tartalom meghatározás: HPLC, UV/VIS spektrofotométer, GC Példák főkomponens: illóolaj: linalool levendulaolaj

16. Eredmények 5.b Hőstabilitás – tárolási kísérletek

17. Összefoglalás • oldhatósági kísérletek: 5 főkomponens és 5 ciklodextrin kölcsönhatása→ oldhatóság növelő hatás: alap BCD < származékok → komplex asszociációs állandók számítása 5 főkomponens • 2 különböző ciklodextrin + 19 komplex 4 illóolaj • hatóanyag-tartalom: főkomponens → 9-15% illóolaj → 2-4% • víztartalom: BCD → 10-15% RAMEB → 1-4%

18. Összefoglalás • termikus vizsgálatok: közvetetten számított komplexben kötött hatóanyag-tartalom → BCD komplex kedvezőbb • kioldódási vizsgálat: legjobb a borneol-BCD komplex • tárolási vizsgálat: – a hatóanyag-tartalom min. 70%-a megmaradt →a komplexek stabilak – borneol / mentol komplex: legkisebb hatóanyag-tartalom csökkenés • illóolajok és a főkomponenseik jól formulázhatók: → magasabb hatóanyag-tartalmú folyékony permetezőszert → kontrollálható hatású, kevésbé illékony szilárd formulációkat lehet így létrehozni

19. Publikációk Előadás: Oláh E., Orgoványi J., Fenyvesi É., Balogh K.: Növényvédelemben alkalmazható gyógynövény illóolajok és főkomponenseiknek ciklodextrin komplexei, Annual meeting of the Group of Carbohydrate Chemistry of the Hungarian Academy of Sciences, Mátrafüred, 2008. május 29. Poszter: Oláh E., Orgoványi J., Fenyvesi É., Balogh K.: Növényvédelemben alkalmazható gyógynövény illóolajok főkomponenseinek ciklodextrin komplexei, ELTE Tudományos Nap,Budapest, 2007. november 9.

20. Köszönöm a figyelmet!