KR102417195B1

KR102417195B1 - 해충 유인 또는 방제용 조성물 및 트랩, 및 해충을 유인 또는 방제하는 방법

Info

Publication number: KR102417195B1
Application number: KR1020200066677A
Authority: KR
Inventors: 박일권; 이성찬; 이동하
Original assignee: 서울대학교산학협력단; 이동하
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2022-07-06
Also published as: KR20210149523A

Abstract

테트라데카디에닐 아세테이트 (tetradecadienyl acetate), 펜타코사펜타엔 (pentacosapentaene) 및 리모넨 (limonene)을 유효성분으로 포함하는 해충 유인 또는 방제용 조성물, 이를 포함하는 해충 유인 또는 방제용 트랩 및 상기 조성물을 제조하는 단계를 포함하는 해충 유인 또는 방제 방법을 제공한다.

Description

해충 유인 또는 방제용 조성물 및 트랩, 및 해충을 유인 또는 방제하는 방법{Composition and trap for attracting or controlling injurious insect, and method for attracting or controlling injurious insect}

해충 유인 또는 방제용 조성물 및 트랩, 및 해충을 유인 또는 방제하는 방법에 관한 것이다.

성페로몬은 곤충이 사용하는 정보통신물질의 한 종류로써, 나비류의 경우 주로 암컷이 방출하고 이에 반응한 수컷이 암컷에 유인되어 교미한다. 광범위하게 살포되어 익충을 포함한 비특이적인 다수의 곤충에 부정적인 영향을 주는 유기합성 농약과는 달리 페로몬은 매우 적은 양의 처리를 통하여 대상 해충에만 적용할 수 있다는 이점이 있으며, 정확한 예찰 및 대량유살 및 교미교란 등 다방면에서 응용이 가능하다.

솔알락명나방 (spruce coneworm, Dioryctria abietella)은 나비목 명나방과에 속하는 해충으로 소나무를 비롯한 다양한 침엽수의 구과에 피해를 준다. 특히 잣나무 과의 생물을 주로 가해하며, 크게 번식할 경우 잣 생산량을 감소시켜 묘목 생산에 큰 위협이 될 뿐 아니라, 잣 판매를 주요 소득으로 하는 농가경제에 큰 피해를 줄 수 있다. 솔알락명나방의 방제는 유기합성 살충제의 살포 및 수간주사 등에 의해 이뤄지고 있지만 유기합성 농약의 과도한 사용은 천적의 밀도를 감소시키고 환경잔류 및 환경오염, 저항성 개체의 출현, 인축에 대한 독성 등 다양한 부작용을 동반한다. 뿐만 아니라 대부분의 영기를 구과 내에서 보내는 솔알락명나방의 특성상 솔알락명나방의 직접적인 방제는 성충이 우화하는 짧은 시기에만 가능하다. 따라서, 효과적인 방제를 위해서는 솔알락명나방의 지속적인 모니터링을 통하여 정확한 방제 적기를 판단하는 것이 매우 중요하다.

이러한 기술적 배경 하에서, 주변 환경에 부정적 영향 없이, 선택적으로 해충을 방제하기 위한 다각적인 연구가 진행되고 있으나(한국 등록특허 제10-2004440호), 아직은 미비한 실정이다.

일 양상은 해충 유인 또는 방제용 조성물을 제공한다.

다른 양상은 상기 조성물을 포함하는 해충 유인 또는 방제용 트랩을 제공한다.

또 다른 양상은 해충을 유인 또는 방제하는 방법을 제공한다.

일 양상은 테트라데카디에닐 아세테이트 (tetradecadienyl acetate), 펜타코사펜타엔 (pentacosapentaene) 및 리모넨 (limonene)을 유효성분으로 포함하는, 해충 유인 또는 방제용 조성물을 제공한다.

상기 테트라데카디에닐 아세테이트는 솔알락명나방의 성페로몬일 수 있다. 상기 테트라데카디에닐 아세테이트는 이의 유도체일 수 있다. 상기 테트라데카디에닐 아세테이트는 이의 입체 이성질체, 구조 이성질체 또는 수화물일 수 있다. 상기 입체 이성질체는 거울상 이성질체 (enantiomers) 또는 부분 입체 이성질체 (diastereomers)일 수 있다. 상기 부분 입체 이성질체는 기하 이성질체 (geometrical isomer) 또는 이형태체일 수 있다. 상기 기하 이성질체는 E (entgegen)/Z (zusammen) 이성질체 (isomer)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기하 이성질체는 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트, (9Z,11Z)-테트라데카디에닐 아세테이트, (9E,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트, 또는 (9E,11Z)-테트라데카디에닐 아세테이트이다. 상기 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트는 하기 화학식 1의 화합물이다.

[화학식 1]

상기 펜타코사펜타엔은 솔알락명나방의 성페로몬일 수 있다. 상기 펜타코사펜타엔은 이의 유도체일 수 있다. 상기 펜타코사펜타엔은 이의 입체 이성질체, 구조 이성질체 또는 수화물일 수 있다. 상기 입체 이성질체는 거울상 이성질체 또는 부분 입체 이성질체일 수 있다. 상기 부분 입체 이성질체는 기하 이성질체 또는 이형태체일 수 있다. 상기 기하 이성질체는 E/Z 이성질체를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 기하 이성질체는 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3E,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6E,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6Z,9E,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6Z,9Z,12E,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6Z,9Z,12Z,15E)-펜타코사펜타엔, (3E,6E,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3E,6Z,9E,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3E,6Z,9Z,12E,15Z)-펜타코사펜타엔, (3E,6Z,9Z,12Z,15E)-펜타코사펜타엔, (3Z,6E,9E,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6E,9Z,12E,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6E,9Z,12Z,15E)-펜타코사펜타엔, (3Z,6Z,9E,12E,15Z)-펜타코사펜타엔, (3Z,6Z,9E,12Z,15E)-펜타코사펜타엔, 또는 (3Z,6Z,9Z,12E,15E)-펜타코사펜타엔일 수 있다. 상기 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔은 하기 화학식 2의 화합물이다.

[화학식 2]

상기 리모넨은 잣나무 구과의 주요 휘발성 물질일 수 있다. 상기 잣나무 구과의 휘발성 물질은 미르센, α-피넨을 포함할 수 있다. 상기 리모넨은 이의 입체 이성질체, 구조 이성질체 또는 수화물일 수 있다. 상기 입체 이성질체는 거울상 이성질체 또는 부분 입체 이성질체일 수 있다. 부분 입체 이성질체는 기하 이성질체 또는 이형태체일 수 있다. 상기 기하 이성질체는 E/Z 이성질체를 포함할 수 있다. 상기 거울상 이성질체는 (+)-리모넨 또는 (-)-리모넨일 수 있다. 상기 (+)-리모넨은 하기 화학식 3의 화합물이며, 상기 (-)-리모넨은 하기 화학식 4의 화합물이다. 상기 (+)-리모넨 및 (-)-리모넨은 임의의 비율로 조합될 수 있다. 예를 들어 상기 (+)-리모넨 및 (-)-리모넨은 라세미 혼합물일 수 있다.

[화학식 3]

[화학식 4]

상기 테트라데카디에닐 아세테이트 (tetradecadienyl acetate), 펜타코사펜타엔 (pentacosapentaene) 또는 리모넨 (limonene)은 이의 염 형태일 수 있다. 예를 들어, 상기 염은 나트륨, 칼륨, 칼슘, 암모늄, 마그네슘, 염산, 브롬화수소산, 질산, 탄산, 일수소탄산, 인산, 일수소인산, 이수소인산, 황산, 일수소황산, 요오드화수소산, 아인산, 아세트산, 프로피온산, 아이소부티르산, 말레산, 말론산, 벤조산, 숙신산, 수베르산, 푸마르산, 만델산, 프탈산, 벤젠설폰산, p-톨릴설폰산, 시트르산, 타르타르산, 메탄설폰산, 아르기네이트, 글루쿠론산 또는 갈락투론산일 수 있다. 상기 염은 임의로 조합될 수 있다.

상기 해충은 인간의 생활에 직접 또는 간접적으로 해를 주는 벌레를 의미한다. 상기 해충은 솔알락명나방 속 (Dioryctria)의 생물일 수 있다. 예를 들어, 상기 솔알락명나방 속의 생물은 솔알락명나방(spruce coneworm, Dioryctria abietella), 큰솔알락명나방 (Dioryctria sylvestrella), 또는 애기솔알락명나방 ( Dioryctria pryeri)이다. 일 실시예에 따른 조성물은 환경오염, 저항성 개체 발달 등의 문제를 유발하지 않고, 상기 해충을 특이적으로 유인하여 제거할 수 있으므로 친환경적인 방제에 유용하게 사용될 수 있다.

상기 조성물은 상승 작용 (synergism)을 나타내기 위해, 테트라데카디에닐 아세테이트 및 펜타코사펜타엔을 임의의 질량 비율로 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 테트라데카디에닐 아세테이트 및 펜타코사펜타엔은 조성물 내에서 질량 비율이 약 1:1 내지 약 1:50, 약 1:1 내지 약 1:40, 약 1:1 내지 약 1:30, 약 1:1 내지 약 1:20, 약 1:1 내지 약 1:15, 약 1:1 내지 약 1:10, 약 1:2 내지 약 1:50, 약 1:2 내지 약 1:30, 약 1:2 내지 약 1:20, 약 1:2 내지 약 1:15, 약 1:2 내지 약 1:10, 약 1:3 내지 약 1:50, 약 1:3 내지 약 1:30, 약 1:3 내지 약 1:20, 약 1:3 내지 약 1:15, 약 1:3 내지 약 1:10, 약 1:5 내지 약 1:30, 약 1:5 내지 약 1:25, 약 1:5 내지 약 1:20, 약 1:5 내지 약 1:15, 약 1:5 내지 약 1:10, 약 1:10 내지 약 1:50, 약 1:10 내지 약 1:30, 약 1:10 내지 약 1:25, 약 1:10 내지 약 1:20, 약 1:10 내지 약 1:15, 약 1:15 내지 약 1:30, 약 1:15 내지 약 1:25, 또는 약 1:15 내지 약 1:20일 수 있다.

상기 리모넨은 상기 테트라데카디에닐 아세테이트 및 펜타코사펜타엔과 임의의 비율로 조합될 수 있다. 상기 리모넨은 상기 테트라데카디에닐 아세테이트 및 펜타코사펜타엔과 조합되어 상승 작용이 나타날 수 있다. 예를 들어, 상기 리모넨의 방출량은 25℃에서, 약 0.001 g/일 내지 약 1 g/일, 약 0.001 g/일 내지 약 0.5 g/일, 약 0.001 g/일 내지 약 0.1 g/일, 약 0.01 g/일 내지 약 1 g/일, 약 0.01 g/일 내지 약 0.5 g/일, 약 0.01 g/일 내지 약 0.1 g/일, 약 0.01 g/일 내지 약 0.05 g/일, 약 0.02 g/일 내지 약 0.1 g/일, 또는 약 0.02 g/일 내지 약 0.06 g/일일 수 있다.

상기 조성물은 임의의 제형으로 제형화될 수 있다. 예를 들어, 상기 제형은 용액, 에멀전, 현탁액, 유탁액, 페이스트, 겔제, 크림제, 로션제, 오일, 분말, 왁스 또는 스프레이제일 수 있다. 상기 조성물은 사쉐 (sachet) 또는 슬리브 셉타 (Septum septa)에 충전되는 것일 수 있다. 상기 사쉐는 플라스틱으로 형성된 것일 수 있다.

상기 유인 또는 방제용 조성물에 대한 설명에서 언급된 용어 또는 요소 중 이미 언급된 것과 동일한 것은 상술한 바와 같다.

상기 트랩은 도 12에 나타낸 바와 같이, (a): 버켓트랩; (b): 다이아몬드트랩; (c): 델타트랩; 또는 (d): 윙트랩일 수 있다. 상기 트랩은 페로몬 루어를 포함할 수 있다. 상기 트랩은 점착 조성물이 형성된 부분으로 해충을 유인하여 포획하는 것일 수 있다. 상기 유인을 위해 일 실시예에 따른 조성물을 포함하는 페로몬 루어가 사용될 수 있다. 상기 페로몬 루어는 장시간 사용할 수 있는 페로몬 성분을 포함한 휘발성의 방향성 물질을 포함하는 장치일 수 있다. 상기 페로몬 루어는 상대적으로 단기간에 소모되는 점착제로 부착됨으로써, 트랩에서 탈부착이 가능한 구조를 가질 수 있다.

상기 트랩은 해충을 유인할 수 있는 유인 성분을 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 트랩은 정제된 화합물 또는 친환경적 물질을 추가로 포함할 수 있다. 상기 유인 성분은 당을 정제한 첨가물 또는 화합물일 수 있다.

상기 트랩은 점착 조성물을 덮는 이형필름 (Release Film)을 더 포함할 수 있다. 일반적으로 상기 이형필름은 트랩의 기재에 형성된 점착 조성물을 보호하는 역할을 할 수 있다. 예를 들어, 상기 이형필름은 트랩을 사용하기 전까지 시간 경과에 따라 점착제의 점착 특성 저하 또는 변형을 방지하는 역할을 할 수 있다. 상기 이형필름은 사용 직전에 점착면으로부터 분리될 수 있는 구조를 가질 수 있다. 상기 분리를 위해 상기 이형 필름은 표면에 박리성 및 밀착력을 부여할 수 있는 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층의 성분은 폴리에스테르계 기재필름, 실리콘계 바인더 수지, 전도성 고분자 또는 이의 조합일 수 있다.

또 다른 양상은 상기 해충 유인 또는 방제용 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 해충을 유인 또는 방제하는 방법을 제공한다.

상기 유인 또는 방제용 조성물 또는 트랩에 대한 설명에서 언급된 용어 또는 요소 중 이미 언급된 것과 동일한 것은 상술한 바와 같다.

일 실시예에 따른 조성물은 인체에 무해한 친환경 성분이므로, 해충의 환경친화적 방제에 유용하게 사용될 수 있다. 또한, 상기 조성물은 솔알락명나방의 정확한 모니터링을 가능하게 한다. 이를 통해 방제에 가장 효율적인 기간이 파악될 수 있으므로, 유기 합성 농약을 이용한 방제 시 사회경제적 비용을 경감시킬 수 있다.

도 1a는 솔알락명나방 암컷 페로몬샘 추출물의 총 크로마토그램이다.
도 1b는 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트의 크로마토그램이다.
도 1c는 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 크로마토그램이다.
도 2는 솔알락명나방 암컷 페로몬샘 추출물의 전자이온화 질량분석법의 m/z를 나타낸 그래프이다 (오른쪽: (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트, 왼쪽: (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔).
도 3은 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 합성에 대한 흐름도이다.
도 4a는 인공합성한 (9Z,11E)-테트라데카디에닐의 크로마토그램이다.
도 4b는 인공합성한 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 크로마토그램이다.
도 5는 유기합성한 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트와 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 전자이온화 질량분석법의 m/z를 나타낸다(오른쪽: (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트, 왼쪽: (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔).
도 6은 잣나무 구과 휘발성분 포집장치의 개요도이다.
도 7은 전기생리적 자극 측정을 위한 EAG의 연결 모식도이다.
도 8은 페로몬 성분에 대한 솔알락명나방 암컷의 전기생리반응을 나타낸 그래프이다.
도 9은 페로몬 성분에 대한 솔알락명나방 수컷의 전기생리반응을 나타낸 그래프이다.
도 10는 잣나무 구과 휘발성분에 대한 솔알락명나방 암컷의 전기생리반응을 나타낸 그래프이다.
도 11는 잣나무 구과 휘발성분에 대한 솔알락명나방 수컷의 전기생리반응을 나타낸 그래프이다.
도 12는 실시예의 실험에 사용한 트랩의 종류를 나타낸 그림이다 ((a): 버켓트랩, (b): 다이아몬드트랩, (c): 델타트랩, (d): 윙트랩).
도 13은 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트 및(3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 질량 비율에 따른 솔알락명나방 유인 효과를 나타낸 그래프이다.
도 14는 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트, (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔 및 잣나무 구과 휘발성분의 조합에 따른 솔알락명나방 유인 효과를 나타낸 그래프이다.
도 15은 트랩 종류에 따른 솔알락명나방 수컷 성충의 유인 개체수를 나타낸 그래프이다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명한다. 그러나, 이들 실시예는 본 발명을 예시적으로 설명하기 위한 것으로 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예 1. 화합물의 준비

1-1. 솔알락명나방 성페로몬 추출 및 분석

공시충 확보를 위하여 국립산림품종관리센터의 잣나무 채종원에서 솔알락명나방에 의해 피해를 받은 2년생 잣나무 구과를 채집한 후, 실험실에서 누대사육 하였다 (온도 25℃, 광주기 16L:8D). 용화한 유충은 암수를 구분을 하여 사육상자에서 개별 사육하였다. 우화한 성충은 아스코르브산 (Ascorbic acid) 5%(w/v) 및 수크로오스 3%(w/v)를 포함하는 수용액을 먹이로 제공하였다.

페로몬 성분 분석을 위해 우화 후 3일이 경과한 암컷 성충의 페로몬샘을 적출한 후, 1 마리당 10 μL의 헥산 (Hexane)에 3분간 침지하여 추출하였다. 추출된 물질은 질소가스를 이용하여 농축한 후 질량분석계 (Agilent 5975C MSD)가 부착된 기체 크로마토그래피 (Agilent 7890A)를 이용하여 동정하였다. DB-5MS column (30 m × 0.25 mm i.d., 0.25 μm film thickness, J&W Scientific, Folsom, CA, USA)를 이용하였으며, 오븐 온도는 40℃ 내지 250℃ (6℃/min)로 하였고, 담체 가스 (Carrier gas)는 헬륨 (Helium) (1.0 mL/min)을 이용하였다. 이온화 조건은 70 eV 및 230℃이고, 탐색 범위 (scan range)는 41-400 amu이다.

그 결과, 도 1a 내지 1c에 나타낸 바와 같이, (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트 및 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 머무름 시간 (retention time)은 각각 7.505, 15.018이었으며, 두 물질의 크로마토그램 상 비율은 1:23이었다. 도 2에 나타낸 바와 같이, 두 페로몬 성분에 대한 전자이온화 질량 분석법 (electron ionization mass spectrometer: EI-MS)의 m/z는 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트에 대해 67 (100), 55 (91), 79 (87), 57 (73), 81 (66), 95 (59), 69 (53), 82 (51), 77 (43), 93 (43) 이었고, (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔에 대해 79 (100), 91 (78), 67 (59), 80 (51), 55 (48), 93 (42), 57 (38), 135 (36), 119 (34), 108 (31) 이었다.

1-2. (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 합성

솔알락명나방의 두 가지 성 페로몬 물질 중 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트는 Bedukian (Danbury, US)에서 구입하였고, (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔은 하기와 같이 실험적으로 합성하여 사용하였다. 도 3은 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 합성에 대한 흐름도를 나타낸다.

구체적으로, 에틸 (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔오에이트 (Ethyl (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-icosapentaenoate)를 이용하여 중간물질인 (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔-1-올 ((5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-icosapentaen-1-ol)(도 3, comp. 2), (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔-1-닐 4-메틸벤젠설포네이트 (도 3, comp. 3)를 합성하였고, (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔-1-닐 4-메틸벤젠설포네이트와 펜틸마그네슘브로마이드를 반응시켜 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔 (도 3, comp. 1)을 합성하였다.

(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-아이코사펜타엔-1-올을 합성하기 위하여, -15 ℃에서 무수 테트라하이드로퓨란(THF, 250 ml)에 수소화알루미늄리튬(LAH, 4.82 g)을 첨가하였다. 에틸 (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜테이트(30 g, 90.770 mmol)을 무수 테트라하이드로퓨란(이하 THF) 250 ml에 희석한 용액을 반응기에 약 1 시간에 걸쳐 적가하고, 자연승온시켜 약 12 시간동안 실온에서 교반, 반응을 종결하였다. 다시 내부온도를 -10 ℃로 냉각하고 디에틸에테르 200 ml로 반응물을 희석하고, 물 5 ml를 천천히 적가하였다. 여기에 15 % 가성소다 수용액 5 ml를 추가하였다. 실온에서 약 30 분 교반한 뒤, 무수마그네슘설페이트로 건조하여 염을 여과/제거하였다. 여액을 감압증류기로 농축하고 실리카겔 컬럼 정제하여 표제화합물 (도 3, comp. 2) 25.0 g을 수득하였다. 수율 83.0 %, 1H-NMR (400 MHz, CDCl3): δ 5.20-5.40(m, 10H), 3.60(m, 2H), 2.87-2.65 (m, 8H), 2.15-1.95 (m, 4H), 1.58 (m, 3H), 1.42 (m, 2H), 0.94 (t, 3H).

(5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔-1-닐 4-메틸벤젠설포네이트를 합성하기 위하여, 피리딘 (pyridine, 13.71 g)과 (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔-1-올 (25.0 g)을 300ml의 디클로르메탄에 용해하였다. 파라-톨루엔설포닐클로라이드 (p-Toluenesulfonyl chloride, 24.78 g)를 150 ml의 디클로르메탄에 용해한 후 dropping funnel을 이용하여 첨가하였다. 1 일간 교반하며 반응시킨 후 감압 농축하여 디클로르메탄을 제거하였다. 크루드액은 200 ml의 에틸아세테이트에 용해한 뒤 증류수를 이용하여 세척 분리하였다. 이후 유기층을 포화 염화나트륨 수용액과 무수 황산마그네슘을 이용하여 수분을 제거한 후 감압 농축하고 실리카켈 컬럼으로 정제하여 표제화합물 표제화합물 (도 3, comp. 3) 18.2 g을 수득하였다. 수율 72.8 %, 1H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 7.76 (d, J = 8.2Hz, 2H), 7.32 (d, J = 8.1Hz, 2H), 5.28-5.36 (m, 10H), 4.00 (t, J = 6.4Hz, 2H), 2.83-2.72 (m, 8H), 2.43 (s, 3H), 2.07-1.97 (m, 4H), 1.63 (m, 2H), 1.37 (m, 2H), 0.95 (t, J = 7.5Hz, 3H).

최종적으로 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔을 합성하기 위하여, (5Z,8Z,11Z,14Z,17Z)-이코사펜타엔-1-닐 4-메틸벤젠설포네이트 2.0 g을 THF에 용해한 후, -15 ℃에서 펜틸마그네슘브로마이드 (C₅H₁₁BrMg, 2.99 g)와 디리튬 테트라클로르큐프레이트 (Dilithium tetrachlorcuprate) (II) 용액 (Li₂CuCl₄, 4.4 g)을 첨가하여 40 분간 반응시키고, 추가로 실온에서 2 시간 반응시켰다. 암모늄클로라이드 (NH₄Cl) 포화 수용액을 넣어 반응을 종료시킨 후 감압농축기를 이용하여 농축하였다. 농축된 물질을 200 ml의 에틸아세테이트에 다시 용해한 후 증류수를 첨가하여 세척 분리하였다. 이후, 포화 염화나트륨 수용액과 무수 황산마그네슘을 이용하여 수분을 제거한 뒤 감압 농축하고, 실리카겔 컬럼 정제하여 표제화합물 (도 3, comp. 1) 1.15 g을 수득하였다. 수율 57.3 %, 1H-NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 5.35-5.33 (m, 10H), 2.81-2.77 (m, 8H), 2.04-2.00 (m, 4H), 1.36-1.22 (m, 14H), 0.94 (t, 3H), 0.84 (t, 3H).

그 결과, 도 4a 내지 4b에 나타낸 바와 같이, 구입한 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트와 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 머무름 시간은 각각 7.504, 15.023으로 암컷 페로몬샘 추출물의 물질과 일치하였다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 합성한 두 페로몬 성분의 전자이온화 질량분석법의 m/z는 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트에 대해 67 (100), 79 (74), 95 (48), 81 (46), 82 (45), 55 (37), 93 (36), 80 (27), 94 (23) 및 68 (22) 이었고, (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔에 대해 79 (100), 91 (64), 67 (56), 80 (54), 93 (40), 55 (34), 108 (33), 105 (32), 77 (29) 및 119 (28) 이었다.

1-3. 잣 구과 휘발성분 분석

채집한 잣 구과 (2년생)의 휘발성분을 도 6과 같은 장치를 이용하여 포집하였다. 시료 (잣 구과)는 유리용기에 넣고 밀폐시켰으며, 구과로부터 방출된 물질은 유속이 1.67 m/s인 공기펌프 (MV-6005VP, Enomoto Micro Pump., Ltd., Japan)를 이용하여 흡착제 (Porapak Q 80/100 mesh (SUPELCO), 100 mg)로 충진된 유리관 (길이: 100 mm, 외경: 6 mm, 내경: 4 mm)에 흡착시켰다. 흡착제에 포집된 물질은 헥산 3 ml을 이용하여 추출하였다. 추출한 물질은 페로몬 분석에서 사용한 질량분석 및 기체 크로마토그래피를 이용하였고, 컬럼 및 오븐 온도 등 기타 조건은 실시예 1-1과 동일한 조건을 이용하였다.

그 결과, 잣나무 구과의 주요 휘발성물질은 리모넨 (리모넨) 65.41%, 미르센 (미르센) 4.94%, α-피넨 (α-피넨) 1.02%이었다.

실시예 2. 각 화합물에 대한 솔알락명나방 암수별 전기생리반응 확인

곤충은 취기물질을 인지함에 있어서, 더듬이에 존재하는 수많은 감각기에 의존한다. 이로부터 유발된 자극은 전기생리검사를 통해 측정이 가능하며, 본 실시예에서는 도 7에 나타낸 EAG set (syntech, germany)를 이용하여 측정하였다.

구체적으로, 도 7과 같이 공시충의 왼쪽 더듬이에 전해질(KCl, 0.1 N)을 충진한 전극 (electrode)을 연결하였고, 텅스텐을 전기분해하여 연마한 참조 전극 (reference electrode)을 오른쪽 눈에 관통하여 연결하였다. 성페로몬(10^-4 g) 및 주요 구과 휘발성분 (α-피넨, 미르센, 및 리모넨 각각 10^-4 g)은 자극 컨트롤러 (Stimulus controller) (CS-55, syntech, germany)를 이용하여 1.5초간 더듬이에 분사하였으며 발생된 자극은 4-channel IDAC system (syntech, germany) 및 Auto spike (V3.0, syntech, germany)를 이용하여 측정하였다. 성페로몬과 구과 주요 휘발성분의 전기생리반응은 암/수 각 5 마리를 이용하여 확인하였다.

그 결과, 도 8 및 9에 나타낸 바와 같이, 두 가지 페로몬 성분의 전기생리반응은 암컷(도 8)과 수컷(도 9)에서 서로 상이하게 나타났다. 암컷의 경우, (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트는 대조군과 유의미한 차이가 나타나지 않았다 (F_5,30 = 0.118, P = 0.987). 그러나, (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 경우 10 ug 처리부터 반응이 확인되었으며 처리량이 높아짐에 따라 반응의 크기가 커지는 용량 의존적 관계가 확인되었다 (F_5,30 = 4.390, P = 0.004.). 수컷은 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트에서 대조군과 유의미한 차이가 확인되었으며 (F_5,30 = 5.776, P = 0.001) 10 ug 처리부터 반응이 확인되었고, 암컷과 마찬가지로 처리량이 높아짐에 따라 반응의 크기가 커지는 용량 의존적 관계가 확인되었다. 하지만 1 mg 이상으로 처리할 경우, 전기생리적 반응의 크기가 더 이상 증가하지 않았다. (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 경우 대조군과 통계적 유의성이 검정되지 않았다 (F_5,30 = 0.165, P = 0.974). 한편, 솔알락명나방 암/수 모두 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트와 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔을 1:1로 혼합한 물질을 처리할 경우 전기생리적 반응이 관찰되었으나, 이는 acetate(수컷) 및 C-25 (암컷)의 처리농도증가에 따른 결과로 생각된다.

잣 나무 구과 휘발성분에 대한 전기생리반응은, 도 10 및 11에 나타낸 바와 같이, 솔알락명나방 암컷(도 10)과 수컷(도 11) 모두 (±)-리모넨 (암컷; F_5,24 = 15.32, P < 0.0001, 수컷; F_5,24 = 13.39, P < 0.0001), 미르센 (암컷; F_5,24 = 7.96, P = 0.0002, 수컷; F_5,24 = 7.69, P = 0.0002), (-)-α-피넨 (암컷; F_5,24 = 3.71, P = 0.0126, 수컷; F_5,24 = 3.861, P = 0.0104)에 대하여 대조군에 비해 평균적으로 큰 EAG 반응을 유발하였다. 각 휘발성 물질의 반응이 확인된 최소 농도는 각 휘발성분에 대하여 암컷과 수컷 각각 (±)-리모넨에 대해 100 ug, 300 ug, 미르센에 대해 100 ug, 300 ug, (-)-α-피넨에 대해 100 ug, 100 ug 이었으며 (Duncan’s test), 처리량이 높아짐에 따라 반응의 크기가 증가하는 용량 의존적 관계를 보였다.

실시예 3. 각 화합물의 조합에 따른 솔알락명나방 유인 효과 확인

3-1. (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트 및 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 조합에 따른 유인 효과 확인

각 화합물의 조합에 따른 솔알락명나방 유인 효과를 확인하기 위한 야외실험은 델타트랩을 이용하였다. 또한, 추가적으로 도 12에 나타낸 바와 같이, 솔알락명나방의 모니터링에 가장 효율적인 트랩을 선정에는 (1) 버켓트랩, (2) 다이아몬드트랩, (3) 델타트랩, (4) 윙트랩을 이용하였다. 각 트랩은 지상부로부터 2 m의 높이에 설치하였으며, 트랩 간 간격은 10 m이었다.

솔알락명나방의 두 가지 성 페로몬 물질인 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트와 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔을 하기 표 1에 기재한 솔알락명나방 페로몬 루어 질량 비율로 핵센 (Hexane)에 용해한 뒤 슬리브 스토퍼 셉타 (Sleeve stopper septa)(bottom I.D. × O.D. 2.4 mm × 5.3 mm)에 100 ul 처리하였다.

페로몬 성분	(9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트	(3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔
1조합	100 ug	0 ug
2조합	0 ug	100 ug
3조합	100 ug	100 ug
4조합	100 ug	300 ug
5조합	100 ug	1000 ug
6조합	100 ug	1500 ug
7조합	100 ug	2000 ug
8조합	100 ug	2500 ug
9조합	100 ug	3000 ug
대조군	0 ug	0 ug

제작한 루어는 델타트랩과 함께 잣나무임지 (국립산림품종관리센터 채종림, 강원도 춘천시 소재)에 설치하였으며, 트랩에 유인되는 수컷 솔알락명나방의 개체수를 확인하였다.

그 결과, 도 13에 나태난 바와 같이, (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트와 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔의 질량 비율 1:2 내지 1:30에서 평균적으로 많은 개체의 수컷이 유인되는 것을 확인하였으며, 1:20의 질량비율에서 그 효율이 가장 높았다. 이에 따라, (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트 및 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔은 특정한 질량 비율을 갖는 경우, 솔알락명나방 속 해충의 유인 효과에 대한 상승 작용이 일어남을 알 수 있었다.

3-2. (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트, (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔 및 잣나무 구과 휘발성분의 조합에 따른 유인 효과 확인

잣나무 구과 휘발성분의 주요 성분 (2015년; (±)-리모넨, (-)-α-피넨, 플라스틱용기(크기: 3 cm x 6 cm, 방출구 직경: 1 cm). 2019년; (±)-리모넨, 미르센, (-)-α-피넨, 사쉐에 충진)을 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트 및 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔 1:20 질량비로 제작한 페로몬 루어와 함께 잣나무임분에 설치하였다. 트랩의 종류는 델타트랩을 이용하였으며, 각 휘발성분의 방출량은 25℃ 조건에서 (±)-리모넨; 0.04 g/day, (-)-α-피넨; 0.12 g/day 이었다.

그 결과, 도 14에 나타낸 바와 같이, (±)-리모넨 및 페로몬, (-)-α-피넨 및 페로몬, 또는 페로몬 단일 처리에 채집된 수컷 솔알락명나방의 평균 유인 개체수는 각각 70.00, 22.67, 25.00개체로 (±)-리모넨을 페로몬과 함께 처리하였을 때 유인 효과에 대해 상승작용이 일어남을 확인할 수 있었다 (F_2,6 = 24.42, P = 0.0013.)

3-3. 트랩 종류별 유인 효과 확인

트랩의 종류별 수컷 솔알락명나방 유인 효과 조사를 위하여 다이아몬드트랩 (diamond trap), 윙트랩 (wing trap), 버켓트랩 (bucket trap), 델타트랩 (delta trap)을 이용하였다. (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트 및 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔을 1:20 질량 비율로 제작한 페로몬 루어를 사용하여 진행하였다.

그 결과, 도 15에 나타낸 바와 같이, 버켓트랩 윙트랩의 유인 효과가가장 높은 것을 알 수 있었고, 다이아몬드 트랩 및 델타 트랩의 효과가 비슷하였으며, 버킷 트랩의 유인 효과가 가장 낮다는 것을 확인할 수 있었다. 각 트랩별 평균 채집 개체수는 윙트랩에 대해 44.8, 델타트랩에 대해 26.3, 다이아몬드트랩에 대해 23.3, 버킷트랩에 대해 1.0 이었다.

Claims

테트라데카디에닐 아세테이트 (tetradecadienyl acetate), 펜타코사펜타엔 (pentacosapentaene) 및 리모넨 (limonene)을 유효성분으로 포함하는, 해충 유인 또는 방제용 조성물로서, 상기 테트라데카디에닐 아세테이트 및 펜타코사펜타엔의 질량 비율은 1:20이고, 상기 조성물로부터 리모넨의 방출량은 0.02 g/일 내지 0.06 g/일인 해충 유인 또는 방제용의 윙트랩 (wing trap)에 사용하기 위한 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 해충은 솔알락명나방 속 (Dioryctria)의 생물인 것인 조성물.
청구항 2에 있어서, 상기 솔알락명나방 속의 생물은 솔알락명나방 (Dioryctria abietella)인 것인 조성물.
삭제
청구항 1에 있어서, 상기 테트라데카디에닐 아세테이트는 (9Z,11E)-테트라데카디에닐 아세테이트인 것인 조성물.
청구항 1에 있어서, 상기 펜타코사펜타엔은 (3Z,6Z,9Z,12Z,15Z)-펜타코사펜타엔인 것인 조성물.
삭제
청구항 1 내지 3, 청구항 5, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 조성물을 포함하는 해충 유인 또는 방제용 트랩.
청구항 8에 있어서, 상기 트랩은 윙트랩 (wing trap), 델타트랩(delta trap) 또는 다이아몬드트랩(diamond trap)인 것인 트랩.
청구항 1 내지 3, 청구항 5, 또는 청구항 6 중 어느 한 항에 따른 해충 유인 또는 방제용 조성물을 제조하는 단계를 포함하는, 해충을 유인 또는 방제하는 방법.