JPWO2013140946A1 - 根寄生植物発芽阻害剤およびそれを用いる根寄生植物の防除方法 - Google Patents
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Abstract
新規な根寄生植物発芽阻害剤を提供する。また、当該根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤を提供する。さらには、当該根寄生植物防除剤を用いて根寄生植物を防除する方法を提供する。下記の一般式(I)で表され光学活性化合物からなる根寄生植物発芽阻害剤による。本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、根寄生植物の種子発芽刺激活性物質として作用するストリゴラクトンの一種、ゲスネロールの存在下であっても、根寄生植物の種子発芽応答を抑制する。本発明の根寄生植物発芽阻害剤を土壌等に処理することで、根寄生植物の種子発芽を阻害することができ、根寄生植物が宿主植物に寄生するのを防除することができる。（式(I)中、Ｒはフェニル基、若しくは置換フェニル基、またはα−アリールエチルアミノ基を表す。）
Description
本発明は、新規な根寄生植物発芽阻害剤に関する。また本発明は、当該根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤に関する。さらには、当該根寄生植物発芽阻害剤を用いて根寄生植物を防除する方法に関する。
本出願は、参照によりここに援用されるところの日本出願特願２０１２−０６１７００号優先権を請求する。
ストライガ(Striga spp.)やオロバンキ(Orobanche spp.)などの根寄生植物は多くのマメ科作物や穀物を宿主とし、農業に大きな被害をもたらしている。ストライガはアフリカ、南アジアの熱帯から亜熱帯の半乾燥地域に分布している根寄生植物であり、ソルガム、トウモロコシ等の主要な作物を宿主とし、農業生産に甚大な被害を与えている。ストライガにはS. hermonthica、S. aspera、S. forbesii、S. asiatica、S.gesnerioides などがある。オロバンキは地中海沿岸、中東地域を中心として温帯から亜寒帯まで広く分布しており、ヨーロッパ、オーストラリアで被害が拡大している。オロバンキにはO. ramosa、O. minor、O. cernua、O. crenata、O. cumanaなどがある。
さて、これらの根寄生植物の種子は、宿主となる植物の根の近傍でのみ発芽することが知られていた。これは、宿主植物の根から何らかの種子発芽刺激活性物質が分泌されており、それを感知して根寄生植物の種子が発芽するということを示唆している。1966年、ストリゴール(Strigol)がワタの根滲出液から種子発芽刺激活性物質として初めて単離された（非特許文献１）。さらに1990年代になって、ストリゴールと類似した構造を持つソルゴラクトン(Sorgolactone)とアレクトロール(Alectrol)が、それぞれストライガの宿主植物であるソルガムとササゲから単離された。また、オロバンキの宿主であるアカクローバーの根滲出液からはオロバンコールが単離された（非特許文献２）。これらの物質はストリゴラクトン(Strigolactones)と総称され、根寄生植物の種子発芽刺激活性物質として作用することが判明している。また最近、ストリゴラクトンのうち、ゲスネロール(Gesnerol)が根寄生植物の発芽刺激活性物質として見出され、既知のストリゴラクトンのいくつかはゲスネロールによる発芽刺激を阻害することが明らかとなった（非特許文献３、４）。
その後、根寄生植物の防除への利用を目的として、様々なストリゴラクトン類縁体の合成が行われたが、これまでのところ実用化に至ったものはない。
その後、根寄生植物の防除への利用を目的として、様々なストリゴラクトン類縁体の合成が行われたが、これまでのところ実用化に至ったものはない。
C. E. Cook, et al., Science, 1966, 154, 1189-1190
Y. Sugimoto, et al., Journal of Organic Chemistry, 1998, 63, 1259-1267
K. Ueno, et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59, 10485-10490
K. Ueno, et al., Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2011, 59, 9226-9231
本発明は、根寄生植物の種子発芽阻害剤を提供することを課題とする。また本発明は、当該根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤を提供することを課題とする。さらには、当該根寄生植物発芽阻害剤を用いて根寄生植物を防除する方法を提供することを課題とする。
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、下記の一般式(I)で表される化合物が、根寄生植物発芽阻害作用を有することを見出し、本発明を完成した。さらに、本発明の根寄生植物発芽阻害剤を利用することで、根寄生植物を防除しうることを見出し、本発明を完成した。
すなわち本発明は、以下よりなる。
１．下記の一般式(I)で表される光学活性化合物からなる、根寄生植物発芽阻害剤。
（式(I)中、Ｒはフェニル基、若しくは置換フェニル基、またはα−アリールエチルアミノ基を表す。）
２．光学活性化合物が、下記の一般式(II)で表される光学活性エステル化合物である、前項１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
（式(II)中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５は、同一または異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン、Ｃ１−Ｃ６の低級アルキル基、低級ハロアルキル基、低級アルコキシ基を表すか、Ｒ１とＲ２とがお互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成するか、Ｒ１とＲ２とがそれぞれ隣接する炭素原子と共にベンゼン環を形成するか、Ｒ２とＲ３とがお互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成するか、またはＲ２とＲ３とがそれぞれ隣接する炭素原子と共にベンゼン環を形成する。）
３．光学活性化合物が、下記の一般式(III)で表される光学活性カーバメート化合物である、前項１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
（式(III)中、Ｒ６はフェニル基またはナフチル基を表し、Ｒ７、Ｒ８は相異なり、水素原子またはメチル基を表す。）
４．光学活性化合物が、下記の式(IV)で表される光学活性エステル化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl benzoate)である、前項１または２に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
５．光学活性化合物が、下記の式(V)で表される光学活性カーバメート化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl(S)-1-phenylethylcarbamate)である、前項１または３に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
６．光学活性化合物が、下記の式(VI)で表される光学活性カーバメート化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl(R)-1-phenylethylcarbamate)である、前項１または３に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
７．根寄生植物が、ストライガゲスネリオイデス（S. gesnerioides）である、前項１〜６のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
８．前項１〜７のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤。
９．前項１〜７のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤を用いることを特徴とする、根寄生植物の防除方法。
１．下記の一般式(I)で表される光学活性化合物からなる、根寄生植物発芽阻害剤。
２．光学活性化合物が、下記の一般式(II)で表される光学活性エステル化合物である、前項１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
３．光学活性化合物が、下記の一般式(III)で表される光学活性カーバメート化合物である、前項１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
４．光学活性化合物が、下記の式(IV)で表される光学活性エステル化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl benzoate)である、前項１または２に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
８．前項１〜７のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤。
９．前項１〜７のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤を用いることを特徴とする、根寄生植物の防除方法。
本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、根寄生植物の種子発芽刺激活性物質として作用するストリゴラクトンの一種、ゲスネロールの存在下であっても、根寄生植物の種子発芽応答を抑制することが確認された。本発明の根寄生植物発芽阻害剤を用いて土壌等に処理することで、根寄生植物の種子発芽を阻害することができ、根寄生植物が宿主植物に寄生するのを防除することができる。
本明細書において、「根寄生植物」とは、宿主の根に連結して寄生する植物をいう。本明細書における根寄生植物の具体例として、ストライガ(Striga spp.)やオロバンキ(Orobanche spp.)が挙げられる。ストライガとして、S. hermonthica、S. aspera、S. forbesii、S. asiatica、S. gesnerioidesなどが例示され、オロバンキとして、O. ramosa、O. minor、O. cernua、O. cumanaなどが例示される。本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、特に好適にはS. gesnerioidesに対して作用する。本明細書において「宿主植物」とは、本明細書の根寄生植物が寄生しうる植物であればよく、特に限定されない。例えばマメ科植物やナス科植物、穀物等が挙げられ、より具体的には、ササゲおよびタバコなどが挙げられる。
本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、下記の一般式(I)で表される光学活性化合物からなる。
（式中、Ｒはフェニル基、若しくは置換フェニル基、またはα−アリールエチルアミノ基を表す。）
本発明において、根寄生植物発芽阻害剤の構造式は、以下の一般式(II)または一般式(III)で表すことができる。本発明において、一般式(II)で表される立体構造式からなる化合物は、光学活性エステル化合物であり、一般式(III)で表される立体構造式からなる化合物は、光学活性カーバメート化合物である。
本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、以下の一般式(II)で表される光学活性エステル化合物である。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５は、同一または異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン、低級アルキル基、低級ハロアルキル基、低級アルコキシ基を表すか、Ｒ１とＲ２とがお互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成するか、Ｒ１とＲ２とがそれぞれ隣接する炭素原子と共にベンゼン環を形成するか、Ｒ２とＲ３とがお互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成するか、またはＲＲ２とＲ３とがそれぞれ隣接する炭素原子と共にベンゼン環を形成する。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示されるハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示される低級アルキル基としては、Ｃ１−Ｃ６、好ましくはＣ１−Ｃ４のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、i−プロピル基、ｔ−ブチル基が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示される低級ハロアルキル基としては、例えば、Ｃ１−Ｃ２のアルキル基が挙げられ、具体的には、トリフルオロメチル基が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示される低級アルコキシ基としては、Ｃ１−Ｃ６、好ましくはＣ１−Ｃ４のアルコキシ基が挙げられる。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、i−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基が挙げられる。
Ｒ１とＲ２とが互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成する場合の該低級アルキレンジオキシ基としては、例えば、Ｃ１−Ｃ２アルキレンジオキシ基が挙げられる。Ｒ２とＲ３とが互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成する場合の該低級アルキレンジオキシ基としては、例えば、Ｃ１−Ｃ２アルキレンジオキシ基が挙げられる。
（式中、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５は、同一または異なり、それぞれ水素原子、ハロゲン、低級アルキル基、低級ハロアルキル基、低級アルコキシ基を表すか、Ｒ１とＲ２とがお互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成するか、Ｒ１とＲ２とがそれぞれ隣接する炭素原子と共にベンゼン環を形成するか、Ｒ２とＲ３とがお互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成するか、またはＲＲ２とＲ３とがそれぞれ隣接する炭素原子と共にベンゼン環を形成する。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示されるハロゲンとしては、例えば、フッ素、塩素、臭素が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示される低級アルキル基としては、Ｃ１−Ｃ６、好ましくはＣ１−Ｃ４のアルキル基が挙げられ、具体的には、メチル基、エチル基、ｎ−プロピル基、i−プロピル基、ｔ−ブチル基が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示される低級ハロアルキル基としては、例えば、Ｃ１−Ｃ２のアルキル基が挙げられ、具体的には、トリフルオロメチル基が挙げられる。Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、およびＲ５で示される低級アルコキシ基としては、Ｃ１−Ｃ６、好ましくはＣ１−Ｃ４のアルコキシ基が挙げられる。具体的には、メトキシ基、エトキシ基、ｎ−プロポキシ基、i−プロポキシ基、ｎ−ブトキシ基が挙げられる。
Ｒ１とＲ２とが互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成する場合の該低級アルキレンジオキシ基としては、例えば、Ｃ１−Ｃ２アルキレンジオキシ基が挙げられる。Ｒ２とＲ３とが互いに結合して低級アルキレンジオキシ基を形成する場合の該低級アルキレンジオキシ基としては、例えば、Ｃ１−Ｃ２アルキレンジオキシ基が挙げられる。
具体的には、以下の化合物が例示される。
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl benzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-fluorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-chlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3-chlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-chlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-bromobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-methylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3-methylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-methylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-ethylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-n-propylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-t-butylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-trifluoromethylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-methoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3-methoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-methoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-ethoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-n-propoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-i-propoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-n-butoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2,3-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2,4-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2,5-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2,6-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,4-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,5-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,4-methylenedioxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,4-ethylenedioxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl α-naphthoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl β-naphthoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl benzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-fluorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-chlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3-chlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-chlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-bromobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-methylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3-methylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-methylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-ethylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-n-propylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-t-butylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-trifluoromethylbenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2-methoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3-methoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-methoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-ethoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-n-propoxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 4-i-propoxybenzoate
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(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2,5-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 2,6-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,4-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,5-dichlorobenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,4-methylenedioxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl 3,4-ethylenedioxybenzoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl α-naphthoate
(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl β-naphthoate
本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、以下の一般式(III)で表される光学活性カーバメート化合物からなる。
（式中、Ｒ６はフェニル基またはナフチル基を表し、Ｒ７、Ｒ８は相異なり、水素原子またはメチル基を表す。）
具体的には以下が例示される。
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl (S)-1-phenylethylcarbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl (R)-1-phenylethylcarbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl [(S)-1-(1-naphthyl)ethyl]carbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl [(R)-1-(1-naphthyl)ethyl]carbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl (S)-1-phenylethylcarbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl (R)-1-phenylethylcarbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl [(S)-1-(1-naphthyl)ethyl]carbamate
(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl [(R)-1-(1-naphthyl)ethyl]carbamate
本発明物質の一般式(II)で示される光学活性エステル化合物は、例えば、次の方法により製造される。
下記の式(VII)で表されるラセミエステル化合物を光学活性カラムを用いるカラムクオロマトグラフィーにより分離、精製して式(IV)の光学活性エステル化合物を得ることができる。
ここで、式(VII)のラセミエステル化合物は、塩化ベンゾイル(benzoyl chloride)と5-ヒドロキシ-3-メチル-5H-フラン-2-オン(5-hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one)（（非特許文献５：K. Akiyama, S. Ogasawara, S. Ito, H. Hayashi, Plant and Cell Physiology, 2010, 51, 1104.）との反応により調製される（非特許文献６：B. Zwanenburg, A. S. Mwakaboko, Bioorganic & Medicinal Chemistry, 2011, 19, 7394-7400.）。
下記の式(VII)で表されるラセミエステル化合物を光学活性カラムを用いるカラムクオロマトグラフィーにより分離、精製して式(IV)の光学活性エステル化合物を得ることができる。
本発明物質の一般式(III)の光学活性カーバメート化合物は、例えば、次の方法により製造される。
下記の式(VIII)または式(IX)で表される光学活性ジアステレオマー混合物をカラムクロマトグラフィーにより分離、精製して式(V)および式(VI)の光学活性カーバメート化合物を得ることができる。ここで、式(VIII)および式(IX)の光学活性ジアステレオマー混合物は、市販の光学活性１−フェニルエチルイソシアナート(1-phenylethyl isocyanate)と5-hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one（非特許文献５）との反応により調製される。
下記の式(VIII)または式(IX)で表される光学活性ジアステレオマー混合物をカラムクロマトグラフィーにより分離、精製して式(V)および式(VI)の光学活性カーバメート化合物を得ることができる。ここで、式(VIII)および式(IX)の光学活性ジアステレオマー混合物は、市販の光学活性１−フェニルエチルイソシアナート(1-phenylethyl isocyanate)と5-hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one（非特許文献５）との反応により調製される。
本発明は、上記に示される根寄生植物発芽阻害剤を含む「根寄生植物防除剤」にも及ぶ。本発明の根寄生植物防除剤の剤形としては、一般に根寄生植物防除剤に慣用されている剤形にしたものであればよく、特に限定されない。このようなものとしては、例えば粉剤、微粒剤、顆粒剤、乳剤、水和剤、懸濁剤、ドライフロアブル、フロアブル、水性液剤、油剤、燻煙剤、エアゾール剤、マイクロカプセル剤などが挙げられる。根寄生植物防除剤の製剤化に際して用いられる担体などの賦形剤、界面活性剤、固着剤、分散剤、安定剤などの添加剤については、一般に根寄生植物防除剤に慣用されているものの中から適宜選択することができる。
担体としては、固体担体、液体担体、ガス状担体のいずれも用いることができる。この固体担体の例としては、粘土類（例えば、カオリナイト、酸性白土、ケイソウ土、合成含水酸化ケイ素、ベントナイト）、タルク類、その他の無機鉱物（例えば、炭酸カルシウム、石英粉末、活性炭、水和シリカ）、化学肥料（例えば、硫安、塩安、燐安、尿素）、有機物（例えば、サトウキビ、樹皮末、タバコ茎末）等の微粉末あるいは粒状物を挙げることができる。液体担体の例としては、水、アルコール類（例えば、メタノール、エタノール、イソプロパノール）、ケトン類（例えば、アセトン、メチルエチルケトン）、炭化水素類（例えば、ベンゼン、トルエン、キシレン、シクロヘキサン、メチルナフタレン）、エステル類（例えば酢酸エチル、酢酸ブチル）、エーテル類（例えば、ジオキサン、ジイソプロピルエーテル）、酸アミド類（例えば、ジメチルホルムアミド、ジメチルアセトアミド）などを挙げることができる。
界面活性剤としては、例えば、アルキル硫酸エステル類、アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホン酸塩、アルキルアリールエーテル類およびそのポリオキシエチレン化物、ポリエチレングリコールエーテル類、多価アルコールエステル類、糖アルコール誘導体などを挙げることができる。
固着剤や分散剤としては、例えば、カゼイン、ゼラチン、多糖類（例えば、でんぷん、アラビアゴム、セルロース誘導体）、リグニン誘導体、ベントナイト、糖類、合成水溶性高分子（例えば、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、ポリアクリル酸類）などを挙げることができる。
安定剤としてはＰＡＰ（酸性リン酸イソプロピル）、ＢＨＴ（２，６‐ジ‐ｔ‐ブチル‐４‐メチルフェノール）、植物油、鉱物油、脂肪酸、またはそのエステル類を挙げることができる。ただし、製剤に用いられる原料としては、従来公知の原料であれば、これらに限定されるものではない。
本発明は、根寄生植物発芽阻害剤を用いることを特徴とする、根寄生植物の防除方法にも及ぶ。根寄生植物は寄生を確立した後で宿主植物からの養分に依存するだけではなく、生活環の初期の段階において、すでに宿主植物と密接に関係している。すなわち、根寄生植物の種子は適当な温湿度条件下で休眠から醒めた後、宿主植物等の根から分泌される種子発芽刺激活性物質を感受して発芽する。本発明の根寄生植物の防除方法として、本発明の根寄生植物発芽阻害剤を、根寄生植物の種子に直接作用させることで、根寄生植物を防除することができる。
本発明の根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤を上記用途に供するには、この根寄生植物発芽阻害剤を含む水性剤や粉剤等を、共生地域または栽培地域に所定濃度で散布するか、あるいは噴霧することによって達成される。また、あらかじめ栽培地域の土壌中に浸透させておいてもよい。
本発明の理解を深めるために、以下の製造例および試験例により更に具体的に本発明を説明するが、本発明はこれらに限定されるものではないことは明らかである。
（製造例１）(S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl benzoate（化合物４）の合成
5-Hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one (0.30 g, 2.6 mmol) のピリジン（10 ml）溶液に、氷冷下、benzoyl chloride (0.3 mL, 2.6 mmol) を加えた。室温で一晩撹拌した後、反応液に希塩酸を加え、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水、飽和重曹水、brine で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(VII)で示されるラセミエステル（化合物７：0.45 g, 78%）を得た。
5-Hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one (0.30 g, 2.6 mmol) のピリジン（10 ml）溶液に、氷冷下、benzoyl chloride (0.3 mL, 2.6 mmol) を加えた。室温で一晩撹拌した後、反応液に希塩酸を加え、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層を水、飽和重曹水、brine で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥、減圧濃縮した。残渣をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、式(VII)で示されるラセミエステル（化合物７：0.45 g, 78%）を得た。
化合物７： mp. 85-87 ℃. 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 2.04 (s, 3H), 7.04-7.13 (m, 2H), 7.44-7.48 (m, 2H), 7.60-7.65 (m, 1 H), 8.04-8.14 (m, 2H).
得られた式(VII)で示されるラセミ体の一部を、光学活性カラムによる HPLC 分取［DAICEL CHIRALPAK IC (10φ × 250 mm)、EtOH 100%、1.0 mL/min、at 237 nm］により精製し、溶出順序がより速い化合物４［式(IV)の鏡像体、式(IV')］および溶出順序がより遅い化合物４’［式(IV)］に光学分割した。式(IV)および式(IV')で示される化合物を、以下、それぞれ化合物４および化合物４’という。
化合物４：Rt = 24 min. CD (MeCN; c 0.0000014) λmax (Δε) nm: 254 (-3.08), 203 (46.38).
化合物４’：Rt = 22 min. CD (MeCN; c 0.0000013) λmax (Δε) nm: 251 (2.35), 203 (-45.10).
化合物４’：Rt = 22 min. CD (MeCN; c 0.0000013) λmax (Δε) nm: 251 (2.35), 203 (-45.10).
化合物４および化合物４’の円偏光二色性（Circular Dichroism；以下「CD」）を測定し、そのCDデータを非特許文献３および非特許文献７（K. Frischmuthet al., 1991, 47, 9793-9806.）に記載されたCDデータと比較し、2位の絶対立体配置を決定した。
（製造例２）(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl (S)-1-phenylethylcarbamate（化合物５） の合成
5-Hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one (40 mg, 0.35 mmol) にdiisopropylether 1 mL を加え、室温で撹拌しながらN,N-diisopropylethylamine (66μL, 0.39 mmol) を加えた。次に(R)-(+)-α-methylbenzyl isocyanate (54μL, 0.39 mmol) を加え、室温で一晩撹拌した。反応液に希塩酸を加え、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層をbrine で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥、減圧濃縮し、式(VIII)で示されるジアステレオマー混合物を得た。得られたジアステレオマー混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、溶出順序がより速い化合物５’［式(V)の2-エピマー、式(V')、33 mg (36%)］および溶出順序がより遅い化合物５［式(V)、36 mg (39%)］をそれぞれ白色固体で得た。
5-Hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one (40 mg, 0.35 mmol) にdiisopropylether 1 mL を加え、室温で撹拌しながらN,N-diisopropylethylamine (66μL, 0.39 mmol) を加えた。次に(R)-(+)-α-methylbenzyl isocyanate (54μL, 0.39 mmol) を加え、室温で一晩撹拌した。反応液に希塩酸を加え、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層をbrine で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥、減圧濃縮し、式(VIII)で示されるジアステレオマー混合物を得た。得られたジアステレオマー混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、溶出順序がより速い化合物５’［式(V)の2-エピマー、式(V')、33 mg (36%)］および溶出順序がより遅い化合物５［式(V)、36 mg (39%)］をそれぞれ白色固体で得た。
化合物５’：mp. 125-128 ℃. [α]D 24 -20°(c = 0.10, CHCl3). CD (MeCN; c 0.0000038) λmax (Δε) nm: 249 (2.01), 208 (-10.68). 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 1.53 (d, J = 7.2 Hz, 3H), 1.96 (s, 3H), 4.83-4.92 (m, 1H), 5.12 (d, J = 6.9 Hz, 1H), 6.82-6.87 (m, 2H), 7.22-7.39 (m, 5H).
化合物５：mp. 148-150 ℃. [α]D 21 +61°(c = 0.10, CHCl3). CD (MeCN; c 0.0000038) λmax (Δε) nm: 246 (-1.33), 195 (10.86). 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 1.53 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 1.96 (s, 3H), 4.83-4.93 (m, 1H), 5.10 (d, J = 7.2 Hz , 1H), 6.87 (br s, 2H), 7.21-7.38 (m, 5H).
化合物５：mp. 148-150 ℃. [α]D 21 +61°(c = 0.10, CHCl3). CD (MeCN; c 0.0000038) λmax (Δε) nm: 246 (-1.33), 195 (10.86). 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 1.53 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 1.96 (s, 3H), 4.83-4.93 (m, 1H), 5.10 (d, J = 7.2 Hz , 1H), 6.87 (br s, 2H), 7.21-7.38 (m, 5H).
化合物５および化合物５’のCD データを、非特許文献３および非特許文献７に記載されたCD データと比較し、2 位の立体配置を決定した。
（製造例３）(2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl (R)-1-phenylethylcarbamate（化合物６）の合成
5-Hydroxy-3-methylfuran-2(5H)-one (76 mg, 0.66 mmol) にdiisopropylether 2 mL を加え、室温で撹拌しながらN,N-diisopropylethylamine (125μL, 0.73 mmol) を加えた。次に(S)-(-)-α-methylbenzyl isocyanate (102μL, 0.73 mmol) を加え、室温で一晩撹拌した。反応液に希塩酸を加え、酢酸エチルで抽出した。得られた有機層をbrine で洗浄したのち、無水硫酸マグネシウムで乾燥、減圧濃縮し、式(IX)で示されるジアステレオマー混合物を得た。得られたジアステレオマー混合物をシリカゲルカラムクロマトグラフィーで精製し、溶出順序がより速い化合物６［式(VI)、64 mg (37%)］および溶出順序がより遅い化合物６’［式(VI)の2-エピマー、式(VI')、66 mg (38%)］をそれぞれ白色固体で得た。
化合物６：mp. 124-127 ℃. [α]D 24 +22°(c = 0.10, CHCl3). CD (MeCN; c 0.0000038) λmax(Δε) nm: 246 (-2.28), 205 (10.40). 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 1.53 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 1.96 (s, 3H), 4.83-4.92 (m, 1H), 5.20 (d, J = 7.5 Hz, 1H), 6.83-6.86 (m, 2H), 7.21-7.39 (m, 5H).
化合物６’：mp. 151-154 ℃. [α]D 24 -45°(c = 0.10, CHCl3). CD (MeCN; c 0.0000038) λmax(Δε) nm: 245 (2.01), 195 (-13.77). 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 1.53 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 1.96 (s, 3H), 4.83-4.93 (m, 1H), 5.14 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 6.87 (br s, 2H), 7.21-7.38 (m, 5H).
化合物６’：mp. 151-154 ℃. [α]D 24 -45°(c = 0.10, CHCl3). CD (MeCN; c 0.0000038) λmax(Δε) nm: 245 (2.01), 195 (-13.77). 1H-NMR (300 MHz, CDCl3) δ 1.53 (d, J = 6.9 Hz, 3H), 1.96 (s, 3H), 4.83-4.93 (m, 1H), 5.14 (d, J = 7.8 Hz, 1H), 6.87 (br s, 2H), 7.21-7.38 (m, 5H).
（試験例１）種子発芽阻害活性試験例１
製造例１で製造した化合物４および４’をそれぞれ秤量し、10μM になるようにアセトンに溶解した。これら各々をアセトンを用いて、10μM、0. 1μM に希釈した。次に、ガラスシャーレにガラス繊維ディスクを並べ、各試験化合物溶液を20μl 投与し風乾した。同じディスクに根寄生植物の種子発芽刺激活性物質として作用するゲスネロール(0.01μM)を20μl 投与し、風乾した。その上に８−１２日間、暗所湿潤条件で前培養（コンディショニング）した種子を載せたディスクを重ね、40μl の滅菌精製水を与えた。コンディショニングした種子を載せたディスクは定性ろ紙上で余分な水分を除いた後で使用した。湿度を維持するために、水滴が流れ出さない程度に湿らせたろ紙を四つ折にしてシャーレ中央に入れた。シャーレにパラフィルムを捲いて、シャーレをビニール袋に入れた後アルミホイルで包み、28℃でインキュベートした。48 時間後、発芽した種子の数を数え、発芽応答率（％）を測定した。
製造例１で製造した化合物４および４’をそれぞれ秤量し、10μM になるようにアセトンに溶解した。これら各々をアセトンを用いて、10μM、0. 1μM に希釈した。次に、ガラスシャーレにガラス繊維ディスクを並べ、各試験化合物溶液を20μl 投与し風乾した。同じディスクに根寄生植物の種子発芽刺激活性物質として作用するゲスネロール(0.01μM)を20μl 投与し、風乾した。その上に８−１２日間、暗所湿潤条件で前培養（コンディショニング）した種子を載せたディスクを重ね、40μl の滅菌精製水を与えた。コンディショニングした種子を載せたディスクは定性ろ紙上で余分な水分を除いた後で使用した。湿度を維持するために、水滴が流れ出さない程度に湿らせたろ紙を四つ折にしてシャーレ中央に入れた。シャーレにパラフィルムを捲いて、シャーレをビニール袋に入れた後アルミホイルで包み、28℃でインキュベートした。48 時間後、発芽した種子の数を数え、発芽応答率（％）を測定した。
発芽応答率（％）は、全種子数に対する発芽した種子数（発芽した種子数／全種子数）により算出した。試験した化合物４および４’のS. gesnerioides に対する発芽刺激活性試験結果を表１に示した。その結果、種子発芽刺激活性物質である化合物ゲスネロールによる種子発芽誘導は、化合物４および４’によって阻害された。とりわけ化合物４が強い阻害活性を示した。
（試験例２）種子発芽阻害活性試験例２
製造例２および３で製造した化合物５、５’、６および６’をそれぞれ秤量し、10μMになるようにアセトンに溶解した。これら各々をアセトンを用いて、0.1μM、0.001μMに希釈した。次に、ガラスシャーレにガラス繊維ディスクを並べ、各試験化合物溶液を20μl 投与し風乾した。同じディスクにゲスネロール(0.01μM)を20μl 投与し風乾した。その上にコンディショニングした種子を載せたディスクを重ね、40μl の滅菌精製水を与えた。コンディショニングした種子を載せたディスクは定性ろ紙上で余分な水分を除いた後で使用した。湿度を維持するために、水滴が流れ出さない程度に湿らせたろ紙を四つ折にしてシャーレ中央に入れた。シャーレにパラフィルムを捲いて、シャーレをビニール袋に入れた後アルミホイルで包み、28℃でインキュベートした。48 時間後、発芽した種子の数を数え、発芽応答率（％）を測定した。
製造例２および３で製造した化合物５、５’、６および６’をそれぞれ秤量し、10μMになるようにアセトンに溶解した。これら各々をアセトンを用いて、0.1μM、0.001μMに希釈した。次に、ガラスシャーレにガラス繊維ディスクを並べ、各試験化合物溶液を20μl 投与し風乾した。同じディスクにゲスネロール(0.01μM)を20μl 投与し風乾した。その上にコンディショニングした種子を載せたディスクを重ね、40μl の滅菌精製水を与えた。コンディショニングした種子を載せたディスクは定性ろ紙上で余分な水分を除いた後で使用した。湿度を維持するために、水滴が流れ出さない程度に湿らせたろ紙を四つ折にしてシャーレ中央に入れた。シャーレにパラフィルムを捲いて、シャーレをビニール袋に入れた後アルミホイルで包み、28℃でインキュベートした。48 時間後、発芽した種子の数を数え、発芽応答率（％）を測定した。
発芽応答率（％）は、全種子数に対する発芽した種子数（発芽した種子数／全種子数）により算出した。試験した化合物５、５’、６および６’のS. gesnerioides に対する発芽刺激活性試験結果を表２に示した。その結果、種子発芽刺激活性物質である化合物ゲスネロールによる種子発芽誘導は、化合物５、５’、６および６’によって阻害された。とりわけ、化合物５および６が強い阻害活性を示した。
S. gesnerioides 種子は0.01μM ゲスネロールに対して 15.5%の発芽応答率を示し、蒸留水に対しては応答しなかった。
以上詳述したように、本発明の根寄生植物発芽阻害剤は、根寄生植物に対して種子発芽阻害作用を有する。土壌等に、本発明の根寄生植物発芽阻害剤を用いて処理することで、根寄生植物の発芽を阻害することができ、根寄生植物が宿主植物に寄生するのを防除することができる。本発明の化合物が、根寄生植物のうち特にS. gesnerioidesに対して種子発芽阻害作用を有することを初めて見出した。これらの本発明の根寄生植物発芽阻害剤を用いることにより、農業生産に及ぼしている甚大な被害を軽減化することができる。
Claims (9)
- 下記の一般式(I)で表される光学活性化合物からなる、根寄生植物発芽阻害剤。
- 光学活性化合物が、下記の一般式(II)で表される光学活性エステル化合物である、請求項１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
- 光学活性化合物が、下記の一般式(III)で表される光学活性カーバメート化合物である、請求項１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
- 光学活性化合物が、下記の式(IV)で表される光学活性エステル化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl benzoate)である、請求項１または２に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
- 光学活性化合物が、下記の式(V)で表される光学活性カーバメート化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl(S)-1-phenylethylcarbamate)である、請求項１または３に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
- 光学活性化合物が、下記の式(VI)で表される光学活性カーバメート化合物((2S)-4-methyl-5-oxo-2,5-dihydrofuran-2-yl(R)-1-phenylethylcarbamate)である、請求項１または３に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
- 根寄生植物が、ストライガゲスネリオイデス（S. gesnerioides）である、請求項１〜６のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤。
- 請求項１〜７のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤を含む根寄生植物防除剤。
- 請求項１〜７のいずれか１に記載の根寄生植物発芽阻害剤を用いることを特徴とする、根寄生植物の防除方法。
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| WO2013140946A1 (ja) | 2013-09-26 |
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