DE4207301C1 - - Google Patents
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- A01N43/04—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom
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- A01N43/16—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with one or more oxygen or sulfur atoms as the only ring hetero atoms with one hetero atom six-membered rings with oxygen as the ring hetero atom
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft [(3R,5S)-3-Hydroxy-
3-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)-5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-
3,4,5,6-tetrahydro-2H-pyran-2-on] mit einem
nematiziden Effekt gegen Kiefern-Nematoden (Bursaphelenchus
xylophilus Mamiya und Kiyohara), das aus Kiefern
extrahiert wird, und diese Verbindung enthaltende Nematozide
gegen die Kiefern-Nematoden.
Wie wohlbekannt ist, dringt die Kiefern-Nematode, eine
pilzfressende Nematode, in Kiefernholzgewebe ein und
verursacht im Zuge ihrer Vermehrung des Absterben der
Kiefernbäume.
Man nimmt an, daß der Mechanismus, mittels dessen die
Kiefern-Nematoden die Kiefernbäume zum Absterben
bringen, der folgende ist:
- a) In den von den Kiefern-Nematoden befallenen Kiefernbäumen werden Toxine (Phytoalexine) wie Benzoesäure (1), Catechin (2), Dihydroconiferylalkohol (3), 8-Hydroxycarvotanaceton (4) und 10-Hydroxyverbenon (5) produziert;
- b) die Nematoden scheiden Cellulase aus;
- c) die Tracheiden der Kiefern-Bäume werden durch α-Pinen und β-Pinen verstopft, die nach der Nematoden- Infektion abnorm angereichert sind; und
- d) Toxine werden durch Schimmelpilzarten ausgeschieden, die sich nach der Nematoden-Infektion in den Kiefern vermehren.
Die Kiefern-Nematoden werden durch schädliche Insekten
wie den Kiefernbohrer (Monochamus alternatus Hope) auf
die Kiefernbäume übertragen.
Zu den früheren Methoden zur Verhütung des Absterbens
der Kiefern-Bäume durch die Kiefern-Nematoden zählen
hauptsächlich
- (1) das Abholzen beschädigter Bäume, um Eier, Puppen und Imagos auszurotten, die in den beschädigten Bäumen vorhanden sind, bevor die Kiefernbohrer, die Nematoden tragen, die unmittelbar für den Tod der Kiefern-Bäume verantwortlich sind, von den beschädigten Bäumen entweichen können, und
- (2) die Methoden des Aufbringens von Insektiziden (durch Spritzen oder etwa die Schädlingsbekämpfung per Flugzeug) zur Verhinderung des Reifens, des Fressens nach dem Schlüpfen und des Entweichens der Kiefernbohrer.
Zu den hierbei eingesetzten Insektiziden zählen phosphororganische
Pestizide, NAC-Mittel (1-Naphthyl-N-methylcarbamat),
PAP-Mittel (Ethyldimethyldithiophosphorylphenylacetat),
EDB-Mittel (1,2-Dibromethyl), MPP-Mittel
(O,O-Dimethyl-O-[3-methyl-4-(methylthio)phenyl]-thiophosphat)
und MEP-Mittel (Dimethyl(3-methyl-4-nitrophenyl)thiophosphat).
Zusätzlich zu den vorstehend genannten Insektiziden für die
Kiefernbohrer zählen zu Nematoziden zur direkten Ausrottung
der Kiefern-Nematoden in Kiefern-Bäumen ein
Levamisol-hydrochlorid-Mittel, das Levamisol-hydrochlorid
als den vorrangigen pestiziden Wirkstoff enthält
(Handelsname: "Century",
ein Mesulfenfos-Mittel (Handelsname:
"Nemanon" und ein
Morantel-tartrat-Mittel (Handelsname: "Greenguard").
Die früheren Methoden zur Ausrottung der Kiefernbohrer
haben die folgenden Probleme:
- (1) Ein beträchtlicher Arbeitsaufwand ist erforderlich.
- (2) Es ist schwierig, den geeigneten Zeitpunkt für das Ausbringen des Insektizids festzulegen, da der Zeitpunkt des Schlüpfens und des Entweichens der Kiefernbohrer sich von Jahr zu Jahr ändert.
- (3) Die Wirksamkeit der Insektizide hat in jüngerer Zeit nachgelassen.
- (4) Zur Erzielung eines Ausrottungs-Effekts in Wäldern und Feldern muß der Dosis-Aufwand pro Flächeneinheit zehnmal größer als derjenige, der allgemein in der Landwirtschaft eingesetzt wird.
- (5) Soziale Probleme wie der Verbleib der ausgebrachten Insektizide im Boden, der Verbleib im Wasser und die Auswirkungen auf Ökosysteme wie die Tiere und Pflanzen der Umgebung treten auf. Wegen dieser Probleme kann ein hinreichender Effekt der Ausrottung nicht erreicht werden.
- (6) Die früheren synthetischen Nematozide zur direkten Ausrottung der Kiefern-Nematoden im Holz sind wirksam, jedoch haben sie wegen ihrer Toxizität ein Problem bezüglich der Sicherheit.
Im Gegensatz hierzu ist es gänzlich unbekannt, daß eine
neue Verbindung der vorliegenden Erfindung, die aus
einem organischen Lösungsmittel-Extrakt aus einem
Kiefern-Baum isoliert wurde, als Nematozid gegen die
Kiefern-Nematoden wirksam ist.
Als Ergebnis intensiver Untersuchungen über die Ausrottung
der Kiefern-Nematoden hat der Erfinder der vorliegenden
Erfindung herausgefunden, daß eine Formosa-Masson-Kiefer
(Pinus massoniana Lamb.) eine neue Verbindung
mit nematozider Aktivität gegenüber den Kiefern-Nematoden
enthält und daß diese Verbindung keine Sicherheits-Probleme
aufwirft. Die vorliegende Erfindung
beruht auf diesem Befund.
Die vorliegende Erfindung macht
- (1) [(3R,5S)-3-Hydroxy-3-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)- 5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,4,5,6-tetrahydro- 2H-pyran-2-on] der nachstehenden Strukturformel und
- (2) Nematozide zur Bekämpfung der Kiefern-Nematoden, die die in (1) beschriebene Verbindung enthalten,
verfügbar.
Fig. 1 zeigt das Infrarot-Absorptionsspektrum der neuen
Verbindung der vorliegenden Erfindung, und
Fig. 2 zeigt das Ultraviolett-Absorptionsspektrum der
neuen Verbindung der vorliegenden Erfindung.
Die neue Verbindung der vorliegenden Erfindung wird auf
folgende Weise erhalten.
Das Kernholz der Formosa-Masson-Kiefer wird in Methylalkohol
getaucht; nach der anschließenden Filtration
wird eine Methylalkohol-Lösung erhalten. Pentan wird zu
der resultierenden Lösung hinzugefügt, und das Ganze
wird unter Schütteln durchgemischt. Dann wird die
Methylalkohol-Schicht von der Pentan-Schicht abgetrennt.
Die Methylalkohol-Schicht wird zur Entfernung des
Lösungsmittels unter vermindertem Druck destilliert, und
der Rückstand wird in Wasser gelöst. Ethylacetat wird zu
der resultierenden wäßrigen Lösung hinzugefügt, und das
Ganze wird unter Schütteln durchgemischt. Dann wird die
wäßrige Schicht von der Ethylacetat-Schicht abgetrennt.
Dann wird der wäßrigen Lösung Butanol zugesetzt, und
danach wird durch Schütteln vermischt, um eine Butanol-Lösung
zu erhalten. Die resultierende Butanol-Lösung
wird unter vermindertem Druck konzentriert, wonach eine
butanollösliche Fraktion erhalten wird.
Die auf diese Weise erhaltene butanollösliche Fraktion
wird der Gel-Filtrations-Chromatographie, der Silicagel-Chromatographie
und anschließend der präparativen Hochleistungs-
Flüssigkeits-Chromatographie unterworfen, um
eine neue Verbindung zu isolieren. Die resultierende
Verbindung ist gelb und ölig und hat eine optische
Drehung [α] von -3,87° (c=0,062, MeOH) und ein
Molekulargewicht von 374,1320 (theoretischer Wert:
374,1364). Mit Hilfe des Infrarot-Absorptionsspektrums,
das Ultraviolett-Absorptionsspektrums und der kernmagnetischen
Resonanz-Analyse wurde bestätigt, daß die
Verbindung [(3R,5S)-3-Hydroxy-3-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl-
5-(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,4,5,6-tetrahydro-2H-pyran-2-on]
ist; sie wurde "Massoniana-Lacton"
genannt.
Es wird in Betracht gezogen, daß diese neue Verbindung
der vorliegenden Erfindung drei Arten von Stereoisomeren
hat, die im Folgenden dargestellt sind, und es wird auch
erwartet, daß diese nematozide Aktivität gegenüber den
Kiefern-Nematoden besitzen.
Die nematozide Aktivität gegen sich fortpflanzende
Kiefern-Nematoden wurde für diese neue Verbindung,
"Massoniana-Lacton", untersucht. Die Ergebnisse sind in
Tabelle 1 aufgeführt.
Der Test auf nematozide Aktivität wurde nach der folgenden
Methode durchgeführt:
- 1) Etwa 300 sich fortpflanzende Kiefern-Nematoden (alle Stadien), die auf der Kolonie von Botorytis cinerea inkubiert worden waren, wurden zum Zählen in eine Kunststoff-Petrischale (mit einem Durchmesser von 5,5 cm) gebracht.
- 2) Die Proben wurden in 2-proz. Ethanol-Lösungen zu Konzentrationen von 1000 ppm bzw. 10 ppm gelöst, um Test-Lösungen herzustellen.
- 3) 4 ml jeder Test-Lösung wurden in die oben erwähnte Petrischale gegossen, in der sich die Nematoden befanden. Als Kontroll-Lösung wurde eine 2proz. Ethanol-Lösung verwendet, in der keine Probe aufgelöst worden war.
- 4) Die Test-Lösungen wurden bei 10°C im Dunklen stehen gelassen, und die Zahl der sich bewegenden Nematoden wurden unter einem stereoskopischen Mikroskop 3 Tage lang alle 24 h ausgezählt, um dadurch die Überlebensrate zu bestimmen. Für jede der Lösungen wurde der Test fünfmal unter den gleichen Bedingungen wiederholt, und der Mittelwert wurde daraus bestimmt und als mittlere Überlebensrate genommen. In diesem Fall betrug die mittlere Überlebensrate der Nematoden in der Kontroll-Test-Lösung 99,5% und der Standard-Fehler hiervon betrug zu jeder Zeit ±3%.
- 5) Die nematozide Aktivität wurde durch die relative letale Rate angezeigt. Die relative letale Rate wurde durch die folgende Gleichung bestimmt:
Wie aus Tabelle 1 hervorgeht, besitzt die neue Verbindung, "Massoniana-Lacton", nematozide Aktivität gegen
die Kiefern-Nematoden.
Die diese neue Verbindung, "Massoniana-Lacton", als
Hauptbestandteil enthaltenden Nematozide enthalten das
Massoniana-Lacton, diesen Wirkstoff mit der nematoziden
Aktivität, in einer Menge von etwa 1 bis 10% in Kombination
mit noch einem bekannten Trägermaterial.
Als Trägermaterialien der Nematozide gegen Kiefern-Nematoden
werden, je nach Verwendungsart, flüssige oder
feste Träger eingesetzt.
Zu den flüssigen Trägern zählen Wasser, Alkohole,
Ketone, Ether, aromatische Kohlenwasserstoffe, Säureamide
und Ester. Zu den festen Trägern gehören bekannte
feste Stoffe wie Mineral-Pulver, Aluminiumoxid,
Schwefel-Pulver und Aktivkohle.
Für die Formulierung können die Nematozide als Mittel
zum Einspritzen und zum Auftragen verwendet werden.
Diese Präparate können erforderlichenfalls Emulgatoren,
Suspendiermittel, Stabilisatoren, Haftmittel, Eindringmittel
und Dispergiermittel enthalten und nach Methoden
hergestellt werden, die in der Fachwelt bekannt sind.
Das folgende Beispiel soll der Erläuterung dienen.
Kernholz (34 kg) von Formosa-Masson-Kiefern wurde
3 Monate in Methylalkohol (etwa 30 l) getaucht; nach der
anschließenden Filtration wurde eine Methylalkohol-Lösung
(20 l) erhalten. Dann wurde Pentan in einer Menge
von 400 ml auf 1 Liter der Methylalkohol-Lösung zu der
resultierenden Methylalkohol-Lösung hinzugefügt, und das
Ganze wurde in einem Scheidetrichter unter Schütteln
30 min durchgemischt. Dann wurde die Methylalkohol-Schicht
von der Pentan-Schicht abgetrennt. Die Methylalkohol-Schicht
wurde zur Entfernung des Lösungsmittels
unter vermindertem Druck destilliert, und der Rückstand
wurde dann in Wasser (2 l) gelöst. Ethylacetat (600 ml)
wurde zu der resultierenden wäßrigen Lösung hinzugefügt,
und das Ganze wurde in einem Scheidetrichter unter
Schütteln 30 min durchgemischt. Dann wurde die wäßrige
Schicht von der Ethylacetat-Schicht abgetrennt. Danach
wurde der wäßrigen Lösung Butanol (600 ml) zugesetzt,
und anschließend wurde durch Schütteln vermischt, um
eine Butanol-Lösung zu erhalten. Die resultierende
Butanol-Lösung wurde unter vermindertem Druck konzentriert,
wonach eine butanollösliche Fraktion (24 g)
erhalten wurde.
Die auf diese Weise erhaltene butanollösliche Fraktion
wurde der Gel-Filtrations-Chromatographie, der Silicagel-
Chromatographie und anschließend der präparativen,
Hochleistungs-Flüssigkeits-Chromatographie unterworfen,
um eine neue Verbindung (2 mg) zu isolieren. Die resultierende
Verbindung hat die folgenden Eigenschaften:Gelb und ölig; [α]=-3,87° (c=0,062, MeOH);
SI MS: m/z=397 (M⁺+Na)
Hochauflösungs-EI-MS:
gefundener Wert: m/z=374,1320 (M⁺),
erwarteter Wert: m/z=374,1364 (C₂₀H₂₂O₇);
gefundener Wert: m/z=374,1320 (M⁺),
erwarteter Wert: m/z=374,1364 (C₂₀H₂₂O₇);
CD: Δε (234 nm)=-1,20 (c=0,0002449 mol/l, MeOH);
IR (KBr): 3400, 1920, 1760, 1695, 1600 cm-1;
UV (MeOH): 324 (ε 440), 282 (3170), 228 (7020), 210 (10 050) nm;
¹H-NMR (500 MHz, Aceton-d₆): δ 2,43 (1H, m); 2,48 (1H, dd, J=9,6, 13,3 Hz); 2,79 (1H, dd, J=4,6, 13,3 Hz); 2,84 (1H, d, J=13,7 Hz); 3,12 (1H, d, J=13,7 Hz); 3,79 (3H, s); 3,82 (3H, s); 6,57 (1H, dd, J=2,3, 8,2 Hz); 6,59 (1H, dd, J=2,3, 8,22 Hz); 6,66 (1H, d, J=2,3 Hz); 6,68 (1H, d, J=2,3 Hz); 6,69 (1H, d, J=8,2 Hz); 6,70 (1H, d, J=8,2 Hz);
¹³C-NMR (125 MHz, Aceton-d₆): δ 32,2 (CH₂), 41,8 (CH₂), 44,6 (CH), 56,4 (CH₃-O×2), 71,8 (CH₂-O), 77,4 (C-O), 113,5 (CH), 114,9 (CH), 116,1 (CH), 116,2 (CH), 122,3 (CH), 124,0 (CH), 128,2 (C), 131,9 (C), 146,1 (C), 146,7 (C), 148,8 (C), 149,0 (C), 180,6 (C=O).
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Diese Verbindung hat die nachstehende Strukturformel und
ist [(3R,5S)-3-Hydroxy-3-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)-5-
(4-hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,4,5,6-tetrahydro-2H-
pyran-2-on] ist; sie wurde "Massoniana-Lacton" genannt.
Etwa 1 bis 10% der resuiltierenden neuen Verbindung,
"Massoniana-Lacton", wurden in einem 2-proz. alkoholischen
Lösungsmittel gelöst, und die Lösung wurde in
Ampullen eingeschlossen, um eine Injektions-Formulierung
herzustellen, die in die Tracheen von Kiefern-Bäumen
injiziert wird.
Claims (2)
1. [(3R,5S)-3-Hydroxy-3-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)-5-(4-
hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,4,5,6-tetrahydro-2H-pyran-
2-on] der folgenden Strukturformel
2. Nematozide gegen Kiefern-Nematoden, enthaltend
[(3R,5S)-3-Hydroxy-3-(4-hydroxy-3-methoxybenzyl)-5-(4-
hydroxy-3-methoxyphenyl)-3,4,5,6-tetrahydro-2H-pyran-2-on].
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