WO2023101463A1 - 1-(1-할로비닐)아렌 화합물을 함유하는 살조제 조성물 - Google Patents

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WO2023101463A1
WO2023101463A1 PCT/KR2022/019352 KR2022019352W WO2023101463A1 WO 2023101463 A1 WO2023101463 A1 WO 2023101463A1 KR 2022019352 W KR2022019352 W KR 2022019352W WO 2023101463 A1 WO2023101463 A1 WO 2023101463A1
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WO
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substituted
compound
halogen
alkyl
unsubstituted
Prior art date
Application number
PCT/KR2022/019352
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English (en)
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Inventor
이일영
최지혜
김진석
이소영
황윤경
이병석
박희진
Original Assignee
한국화학연구원
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    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01N—PRESERVATION OF BODIES OF HUMANS OR ANIMALS OR PLANTS OR PARTS THEREOF; BIOCIDES, e.g. AS DISINFECTANTS, AS PESTICIDES OR AS HERBICIDES; PEST REPELLANTS OR ATTRACTANTS; PLANT GROWTH REGULATORS
    • A01N43/00—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds
    • A01N43/64—Biocides, pest repellants or attractants, or plant growth regulators containing heterocyclic compounds having rings with three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • A01N43/647—Triazoles; Hydrogenated triazoles
    • A01N43/653—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01P—BIOCIDAL, PEST REPELLANT, PEST ATTRACTANT OR PLANT GROWTH REGULATORY ACTIVITY OF CHEMICAL COMPOUNDS OR PREPARATIONS
    • A01P13/00—Herbicides; Algicides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D249/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D249/02—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having three nitrogen atoms as the only ring hetero atoms not condensed with other rings
    • C07D249/08—1,2,4-Triazoles; Hydrogenated 1,2,4-triazoles

Definitions

  • the present invention relates to an algicide composition containing as an active ingredient a 1-(1-halobinyl)arene compound having microalgae control activity with little damage to plants.
  • algicides that have been frequently used in the living environment so far are copper lactate (copper ingredient preparation), glutaraldehyde (glutaraldhyde), peroxides, and the like, which are compounds that have the characteristics of non-selectively removing almost all organisms.
  • copper lactate copper ingredient preparation
  • glutaraldehyde glutaraldehyde
  • peroxides and the like, which are compounds that have the characteristics of non-selectively removing almost all organisms.
  • Candidates derived from natural products can be summarized into three types: a composition for controlling harmful algae containing chaff vinegar and other compounds derived from natural products, water-soluble free amine chitosan, inorganic materials (minerals such as copper and silver) or their Mixed compositions belong to this category, and depending on the type of compound, there are problems such as high production cost, low algicidal effect, rapid loss of drug effect, non-selectivity, and accumulation of heavy metals.
  • photosynthesis inhibitors, pigment biosynthesis inhibitors, naphtoquinone-based substances, quinoclamine, and others are known as organic synthetic compounds. Problems such as selectivity have come to the fore.
  • the present invention is the development of an algicide based on loreclezole.
  • Loreclesol is a substance that exhibits sedative and anticonvulsant effects by binding to GABA ( ⁇ -Aminobutyric acid) receptors and acting as an allosteric modulator that regulates Cl - flow of receptor proteins (Wingrove et al., 1994; Green et al. , 1996; Fernandez et al., 2012), there are cases where studies have been conducted up to the second stage of clinical trials (Lee et al., 2019), and recently, loreclezole and its derivatives act as agonists or antagonists of insect larval hormones and have been used as insect growth regulators (IGR).
  • IGR insect growth regulators
  • the problem to be solved by the present invention is to provide a compound containing a 1-(1-halobinyl)arene compound as an active ingredient and an algicide composition containing the same.
  • the problem to be solved by the present invention is to provide an algicide composition containing as an active ingredient a 1-(1-halobinyl)arene compound having high algicidal activity with little damage to animals and plants will be.
  • the present invention provides an algae algicide composition
  • a compound represented by Formula 1 or 2 below an isomer thereof, or an agrochemically acceptable salt thereof as an active ingredient.
  • R 1 is hydrogen, halogen, cyano, C 1 -C 10 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 alkoxy, C 2 -C 7 aldehydealkyl, mono(C 1 -C 10 alkyl)amine, di(C 1 -C 10 alkyl)amine, C 1 -C 10 alkylthio, substituted or unsubstituted C 6 -C 15 aryl and substituted or selected from the group consisting of unsubstituted C 6 -C 15 heteroaryl;
  • the substituted aryl or heteroaryl is wherein at least one hydrogen in the ring is replaced with a halogen
  • R 1 together with phenyl of Formula 1 or 2 may form naphthalene
  • R 2 is hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 6 -C 15 aryl, O, N and S containing 1 to 4 heteroatoms selected from It is selected from the group consisting of 5- to 7-membered heterocycloalkyl and substituted or unsubstituted C 4 -C 20 heteroaryl containing 1 to 4 heteroatoms selected from O, N and S;
  • the substituted heteroaryl is wherein one or more hydrogens in the ring are replaced with benzyl or phenyl;
  • X is halogen
  • n is an integer of 0 to 5 as the number of substituents R 1 ; am.
  • R 1 is halogen or substituted or unsubstituted phenyl
  • the substituted phenyl has 1 to 3 hydrogens in the ring replaced with halogen;
  • R 2 is triazole or tetrazole
  • X is halogen
  • m is an integer of 1 to 2 as the number of substituents R 1 ;
  • an algicide composition containing loreclezole or its hydrochloride as an active ingredient.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1 or 2 or an isomer thereof, or an agrochemically acceptable salt thereof.
  • R 1 is halogen, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 7 aldehydealkyl, mono(C 1 -C 10 alkyl)amine, di(C 1 -C 10 alkyl)amine, C 1 -C 10 alkylthio , substituted or unsubstituted C 3 -C 20 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6 -C 15 aryl (except for para- substitution in the case of phenyl) and substituted or unsubstituted C 6 -C 15 heteroaryl. It is selected from the group consisting of
  • the substituted aryl or heteroaryl is wherein at least one hydrogen in the ring is replaced with a halogen
  • R 2 is a substituted or unsubstituted triazole or a substituted or unsubstituted tetrazole
  • the substituted triazoles are such that at least one hydrogen in the ring is independently selected from halogen, C 1 -C 6 alkyl, halo C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halo C 1 -C 6 alkoxy, phenyl or benzyl. substituted,
  • substituted tetrazoles wherein one or more hydrogens in the ring are independently substituted with halogen, C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halo C 1 -C 6 alkoxy, phenyl or benzyl;
  • X is halogen
  • n is an integer of 0 to 5 as the number of substituents R 1 ; am.
  • the compounds represented by Formulas 1 and 2 or their geometric isomers or agriculturally acceptable salts thereof are effective as an active ingredient of an algicide composition.
  • compounds having a (1-halobinyl) arene structure have characteristics of effectively controlling various microalgae while exhibiting very high safety against all higher plants including Lemnaceae plants and cultivated crops, which are representative by-products. Therefore, it is judged that the industrial contribution effect will be large by providing a means to more efficiently control microalgae that cause problems in smart farms, living and exhibition spaces, and urban agriculture, which are emerging as new industries.
  • Figure 2 shows the effect of compounds 14 and 12 on the inhibition of microalgae development in greenhouse conditions.
  • Figure 5 shows the greenhouse soil treatment effect of Compound 12 on indica and diaper rash (top: 7 days after treatment, bottom: 12 days after treatment).
  • Figure 6 shows the effect of compound 14 (top) and compound 12 (bottom) treatment on rice growth under growth pouch experimental conditions.
  • Figure 7 shows the effect of compound 14 (top) and compound 12 (bottom) treatment on tomato growth under growth pouch experimental conditions.
  • Figure 8 shows the effect of compound 14 (top) and compound 12 (bottom) treatment on the growth of pepper under growth pouch experimental conditions.
  • Figure 9 shows the effect of compound 14 (above) and compound 12 (bottom) treatment on the growth of pepper in hydroponic cultivation experimental conditions.
  • algae is a general term for protists that live mainly in water or soil and have photosynthetic pigments and live an autotrophic life. it means.
  • “harmful algae” refers to a specific algae species that causes direct damage to humans or surrounding organisms by secreting toxins from algae, and typically includes Microcystis , a type of cyanobacteria, and microcystin. produce toxins
  • “harmful algae” refer to algae species that do not cause direct damage to human livestock or surrounding organisms, but negatively affect the surrounding ecosystem due to lack of oxygen, odor, and blocking sunlight when overproliferated.
  • selectivity refers to a difference in reaction between the activity of A compound on a target organism to be controlled and the compound A in a non-target organism, and the larger the difference, the higher the selectivity.
  • the 'algicidal composition' in the present invention may include an agrochemically acceptable carrier, diluent, excipient, or a combination thereof as necessary along with the compound of the present invention.
  • agrochemically acceptable carrier refers to a material that facilitates the addition of a compound into a cell or tissue.
  • diluent' is defined as a substance that not only stabilizes the biologically active form of a target compound, but also dissolves the compound in water.
  • 'agrochemically acceptable' means a property that does not impair the biological activity and physical properties of the compound.
  • 'Halogen' or 'halo' in the present specification specifically means fluorine, chlorine, bromine and iodine.
  • alkyl' in the present specification means an aliphatic hydrocarbon group having 1 to 10 carbon atoms.
  • the alkyls when used alone or in combination, may be straight-chain or branched-chain alkyls, respectively.
  • Straight chain or branched alkyl is specifically methyl, ethyl, normalpropyl, isopropyl, normalbutyl, isobutyl, tert -butyl, normalpentyl, neo-pentyl, normalhexyl, isohexyl, normalheptyl, normaloctyl, normalnonyl , normal decyl, etc. may be included.
  • 'Cycloalkyl' in the present specification means a cyclic alkyl group having 3 to 20 carbon atoms.
  • the cycloalkyl may specifically include cyclopropyl, cyclobutyl, cyclohexyl, cycloheptyl, etc., but is not limited thereto.
  • alkenyl' refers to an unsaturated hydrocarbon group having 2 to 10 carbon atoms and containing at least one carbon-carbon double bond.
  • the alkenyl is specifically vinyl, allyl, butenyl, pentenyl, hexenyl, butadienyl, pentadienyl, hexadienyl, 2-ethylhexenyl, 2-propyl-2-butenyl and 4 -(2-methyl-3-butene)-pentenyl and the like, but are not limited thereto.
  • 'haloalkyl' refers to an aliphatic hydrocarbon group in which one or more halogen atoms are included in the alkyl defined above.
  • the haloalkyl may specifically include trifluoromethyl, 1,2-dichloroethyl, etc., but is not limited thereto.
  • 'aryl' refers to an aromatic hydrocarbon group consisting of a single ring, two rings, or three rings having 6 to 15 carbon atoms.
  • the aryl may specifically include phenyl, biphenyl, phenyl-O-phenyl, naphthyl, anthranilyl, phenanthrinyl, and the like, but is not limited thereto.
  • the aryl may be connected to another group at an appropriate position on the aromatic ring.
  • heteroaryl' in the present specification refers to a heteroaromatic cyclic group having 6 to 15 carbon atoms including at least one heteroatom selected from the group consisting of N, O, and S.
  • the heteroaryl is specifically pyrrolyl, furyl, thiophenyl, pyrazolyl, imidazolyl, oxazolyl, isoxazolyl, thiazolyl, isothiazolyl, diazolyl, triazolyl, oxadiazolyl, thiadia zolyl, tetrazolyl, pyridinyl, pyrazinyl, triazinyl, pyridazinyl, pyrimidinyl, indolyl, indolizinyl, isoindolyl, benzofuryl, benzofurazanil, dibenzofuryl, isobenzofuryl, indah zolyl, benzimidazolyl, imid
  • heterocycloalkyl' in the present specification refers to a 5- to 7-membered saturated or unsaturated non-aromatic cyclic group containing at least one heteroatom selected from the group consisting of N, O, and S. it means.
  • Heterocycloalkyl may specifically include pyrrolidinyl, furanyl, morpholinyl, piperazinyl, piperidinyl, etc., but is not limited thereto.
  • cycloalkyl, aryl, heteroaryl or heterocycloalkyl may be unsubstituted or substituted with one or more substituents.
  • the present invention provides an algae algicide composition
  • a compound represented by Formula 1 or 2 below an isomer thereof, or an agrochemically acceptable salt thereof as an active ingredient.
  • R 1 is hydrogen, halogen, cyano, C 1 -C 10 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 1 -C 10 haloalkyl, C 1 -C 10 alkoxy, C 2 -C 7 aldehydealkyl, mono(C 1 -C 10 alkyl)amine, di(C 1 -C 10 alkyl)amine, C 1 -C 10 alkylthio, substituted or unsubstituted C 6 -C 15 aryl and substituted or selected from the group consisting of unsubstituted C 6 -C 15 heteroaryl;
  • the substituted aryl or heteroaryl is wherein at least one hydrogen in the ring is replaced with a halogen
  • R 1 together with phenyl of Formula 1 or 2 may form naphthalene
  • R 2 is hydrogen, C 1 -C 10 alkyl, C 3 -C 20 cycloalkyl, C 2 -C 10 alkenyl, C 6 -C 15 aryl, O, N and S containing 1 to 4 heteroatoms selected from It is selected from the group consisting of 5- to 7-membered heterocycloalkyl and substituted or unsubstituted C 4 -C 20 heteroaryl containing 1 to 4 heteroatoms selected from O, N and S;
  • the substituted heteroaryl is wherein one or more hydrogens in the ring are replaced with benzyl or phenyl;
  • X is halogen
  • n is an integer of 0 to 5 as the number of substituents R 1 ; am.
  • R 1 is halogen or substituted or unsubstituted phenyl
  • the substituted phenyl has 1 to 3 hydrogens in the ring replaced with halogen;
  • R 2 is triazole or tetrazole
  • X is halogen
  • m is an integer of 1 to 2 as the number of substituents R 1 ;
  • an algicide composition containing loreclezole or its hydrochloride as an active ingredient.
  • the present invention provides a compound represented by Formula 1 or 2 or an isomer thereof, or an agrochemically acceptable salt thereof.
  • R 1 is halogen, C 2 -C 10 alkenyl, C 2 -C 7 aldehydealkyl, mono(C 1 -C 10 alkyl)amine, di(C 1 -C 10 alkyl)amine, C 1 -C 10 alkylthio , substituted or unsubstituted C 3 -C 20 cycloalkyl, substituted or unsubstituted C 6 -C 15 aryl (except for para- substitution in the case of phenyl) and substituted or unsubstituted C 6 -C 15 heteroaryl. It is selected from the group consisting of
  • the substituted aryl or heteroaryl is wherein at least one hydrogen in the ring is replaced with a halogen
  • R 2 is a substituted or unsubstituted triazole or a substituted or unsubstituted tetrazole
  • the substituted triazoles are such that at least one hydrogen in the ring is independently selected from halogen, C 1 -C 6 alkyl, halo C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halo C 1 -C 6 alkoxy, phenyl or benzyl. substituted,
  • substituted tetrazoles wherein one or more hydrogens in the ring are independently substituted with halogen, C 1 -C 6 alkyl, C 1 -C 6 alkoxy, halo C 1 -C 6 alkoxy, phenyl or benzyl;
  • X is halogen
  • n is an integer of 0 to 5 as the number of substituents R 1 ; am.
  • the compound represented by Formula 1 or 2 according to the present invention includes at least one carbon-carbon double bond, and thus various isomers may exist. Isomers generated during the synthesis of the compounds of the present invention can be separated or resolved by conventional methods, or any desired isomer can be obtained by conventional synthesis or by stereospecific or asymmetric synthesis. . Accordingly, the compounds of the present invention may exist as individual isomers or mixtures of these isomers.
  • the present invention includes a radioactive derivative of the compound represented by Formula 1 or 2, and these radioactive compounds are useful in the field of biological research.
  • R 1 is halogen
  • R 2 is a triazole group or tetrazole
  • X is halogen
  • m is an integer of 1 to 2 as the number of substituents R 1 ; It may be a phosphorus compound or an agrochemically acceptable salt thereof.
  • the compound represented by Formula 1 or 2 which may be included as an active ingredient in the algicide composition according to the present invention, may be more specifically a derivative of Loreclezole represented by Formula 1a or a hydrochloride thereof.
  • the compound represented by Chemical Formula 1 or 2 was confirmed to be effective in controlling various microalgae while exhibiting very high safety against all higher plants including Lemnaceae plants and cultivated crops, which are byproducts.
  • the algicide composition according to the present invention may be formulated into a conventional pesticide formulation.
  • the algicide composition of the present invention may be formulated into an emulsion, a liquid, a wetting agent, a water-soluble agent, a powder, a particle, a fumigating agent, a coating agent, and the like.
  • the compound represented by Formula 1 or 2 or an agrochemically acceptable salt thereof is included in an appropriate method to be formulated into an agrochemical. More specifically, a compound represented by Formula 1 or 2, an isomer thereof, or an agrochemically acceptable salt thereof is included as an active ingredient, and a surfactant, an extender, a disintegrant, a nutrient, etc.
  • the surfactant includes polycarboxylate (Hannonghwaseong), sodium lignosulfonate, calcium lignosulfonate, sodium dialkyl sulfosuccinate, sodium alkyl sulfonate, poly Oxyethylene alkyl phenyl ether, sodium tripolyphosphate (Han Nonghwa), sodium alkyl aryl sulfonate, polyoxyethylene alkyl phenyl ether, polyoxyethylene alkyl aryl phosphoric ester (polyoxyethylene aryl phosphoric ester), polyoxyethylene alkyl aryl ether, polyoxyethylene alkyl aryl polymer, polyoxyethylene alkyl aryl polymer special, polyoxyalkylone alkyl phenyl ether (polyoxyalkylone alkyl phenyl ether), polyoxyalkylone alkyl phenyl ether), polyoxyalkylone alkyl phenyl ether), polyoxyalkylone al
  • Bentonite, talc, kaolin, calcium carbonate and the like can be used as the disintegrant.
  • the bulking agent one or two or more of ocher, diatomaceous earth, dextrin, glucose, and starch may be used.
  • a method for controlling microalgae characterized in that the algicide composition is treated in water or soil where blue-green algae (cyanobacteria), diatoms, green algae, flagellar algae, red algae, etc. inhabit.
  • blue-green algae cyanobacteria
  • diatoms green algae, flagellar algae, red algae, etc. inhabit.
  • Nodularia Nodularia
  • Nostoc Nostoc
  • Nizukia Nitzschia
  • Raphidocelis Raphidocelis
  • Microspora Microspora
  • Microcystis Microcystis
  • Melosira Mellosira
  • Boat Botryococcus Scenedesmus , Stephanodiscus, Stichococcus , Spirogyra , Spirulina, Synedra , Cyclotella , Ceratium , Anabaena , Akashiwo , Aphanizomenon , Ankistrodesmus , Alexandrium , Asterionella , Osil Oscillatoria , Aulacoseira , Eudonia , Gymnodinium , Cochlodinium , Cryptomonas , Chlamydomonas , Chlorella , Closterium , Pediastrum , Peridinium ,
  • algae are Alexandrium spp., Aphanizomenon flos-aquae , Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana, Cochlodinium polykrikoides , Dolichospermum circinale (Anabaena circinalis), Gymnodinium spp., Microcystis aeruginosa, Microcystis viridis, Nitzschia spp, Nostoc paludosum, Oscillatoria spp. , Raphidocelis subcapi fie, Scenedesmus spp., and Stephanodiscus hanzschii .
  • the present invention provides a method for controlling algae by treating the algicide composition according to the present invention to water or soil in which harmful or harmful algae have occurred as exemplified above. At this time, it is preferable to block the mass proliferation in advance by treating the composition at the beginning of microalgae generation.
  • the algicidal effect when the concentration of the active ingredient is too low when processing harmful or harmful algae in water or soil, the algicidal effect may be insignificant, and if the concentration of the active ingredient is too high, it is uneconomical or Since negative effects on the ecology may occur, it is preferable to treat the algicide composition to a concentration of 0.01 ⁇ g / ml to 200 ⁇ g / ml based on the active ingredient, which is the type of microalgae, the density of occurrence, and the degree of growth , it can be appropriately adjusted in consideration of the water quality and environment.
  • a representative synthesis example of the compound represented by Chemical Formula 1 according to the present invention is as follows.
  • Step 1 1-(4' - Chloro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)-2-(1 H Preparation of -1,2,4-triazol-1-yl) ethan-1-one (intermediate 2)
  • Step 2 ( Z )-1-(2-chloro-2-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)vinyl)-1 H - 1,2,4-triazole (compound 11) and ( E )-1-(2-chloro-2-(4'-chloro-[1,1'-biphenyl]-4-yl)vinyl)-1 H -Preparation of 1,2,4-triazole (Compound 12)
  • the 1-(1-halobinyl)arene compound represented by Formula 1 which is included as an active ingredient in the algicide composition according to the present invention, was synthesized by the method of Synthesis Example, and the results of 1 H NMR analysis of each synthesized compound are It is shown in Table 1 below.
  • microalgae species used for the algicidal activity were 5 species of green algae and 2 species of cyanobacteria as shown in Table 2 below. They were subcultured using BG11 medium (pH 7.1) in a growth room under certain conditions (temperature 25 ° C, photoperiod 14 hours, light intensity 20-40 ⁇ molm -2 s -1 conditions). Table 2 shows the types of microalgae used in this experiment.
  • the algicidal activity was evaluated in three repetitions with 20 to 25 mL of culture medium in a glass tube bottle (3.5 cm in diameter, 7.0 cm in height, and 60 mL in volume). .
  • BG11 sterile medium pH 7.0 ⁇ 8.0
  • Various concentrations of loreclezole compound stock previously dissolved in DMSO (containing 0.5% Tween 20) were dispensed in 40uL each in a 20mL culture medium, and all operations were performed on a clean bench. At this time, the final concentrations of DMSO and Tween 20 were 0.1% and 5ppm, respectively.
  • the drug-treated tubes were placed in a tray and placed under fluorescent lighting conditions in the growth chamber (25° C. constant temperature, 14 hr light conditions, 20-40 ⁇ molm ⁇ 2 s ⁇ 1 ) and cultured for 5 to 10 days, and shaken at least 3 times daily.
  • the degree of growth inhibition was first investigated using a 0-100% scale (0: no pesticide, 100: 100% pesticide), then a UV/VIS spectrophotometer (DU800, Beckman Coulter, USA) In vivo chlorophyll absorbance (A680-A780nm) was investigated using .
  • the growth inhibitory activity of each compound against microalgae was expressed in terms of the degree of inhibition (inhibition %) for the untreated group, and the 50% growth inhibitory activity concentration (IC50) or 90% growth inhibitory activity concentration (IC90) of the treated compound was PRISM (GraphPad Software, USA) was obtained using a statistical program.
  • Announced species are duckweed ( Spirodella polyrhiza, SPIPO ) and little frogfish ( Lemna paucicostata, LEMPA ) in a growth room under certain conditions (temperature 25 ° C, photoperiod 14 hours, light intensity 20-40 ⁇ molm -2 s -1 conditions) 1x mDM medium (Kim and Kim, 2020) was used for subculture.
  • Test solutions of various concentrations were prepared in the basic culture medium (1x mDM), and then 20mL (SPIPO) or 30mL (LEMPA) were dispensed into transparent plastic round cups (diameter: upper 52mm - lower 36mm, height 60mm, Sang Ji, Korea). . After that, 5 frogfish (LEMPA) in the 3.9-4.1 frond growth stage, or 2 frogfish (SPIPO) in the 2.2-2.4 frond growth stage, which were subcultured in the plant growth room, were inoculated into each test solution.
  • inoculated container in a rectangular translucent plastic box, supply a certain amount of moisture to the bottom, cover with a transparent film to suppress evaporation, and then grow room (25°C constant temperature, 14 hours light condition, fluorescent light 45-55 ⁇ mol m - 2 s -1 ) and cultured for 5-6 days.
  • grow room 25°C constant temperature, 14 hours light condition, fluorescent light 45-55 ⁇ mol m - 2 s -1
  • cultured for 5-6 days In order to evaluate the activity of the compound, first, the growth status and symptoms after completion of culture were investigated. Thereafter, the number of thallus was investigated, and all grown individuals were collected, dried, and the live weight was measured.
  • the growth inhibitory activity of the test compound was basically expressed as a relative ratio (%) to the untreated group, and the 50% growth inhibitory activity concentration (IC50) or 90% growth inhibitory activity concentration (IC90) of the treated compound was PRISM (GraphPad Software, USA) It was obtained using a statistical program called .
  • lorecrezole showed some algicidal activity against microalgae, but relatively low sensitivity to duckweed or little frogfish, showing low selectivity (Kim et al., 2021. Weed Turf. Sci. 10(3):277-289). ). Therefore, loreclezole derivatives were synthesized in the present invention because if a compound with lower phytotoxicity is searched for while maintaining excellent algicidal activity, loreclezole derivatives were synthesized in the present invention. The activity was compared and evaluated for duckweed ( Lemna ).
  • compound 22 was selected as a compound that showed activity comparable to that of loreclezole against microalgae Sce, but lower potency against Lemna , and showed higher activity than loreclezole against microalgae Sce, but lower activity against small frog rice.
  • Compound 13 was selected as a compound that showed weakness (Table 2, Figure 1).
  • Table 3 shows the effect of Example compounds on the growth inhibitory activity of Scenecesmus and Lemna .
  • Example 4 Comparison of growth inhibitory activity between each isomer of Compound 12 and Compound 14 on microalgae and small frog rice
  • the degree of growth inhibitory activity against Microcystis by compound tended to be high in the order of compound 14 > compound 12 > compound 13 > compound 20 > compound 21 > compound 11 > loreclezole.
  • compound 14 (E-from) showed more than 90% control activity even at 0.25 ⁇ M (Table 5).
  • Table 5 shows the growth inhibitory activity against Microcystis between isomers of Compound 14 and Compound 12.
  • Example 5 Compound 14 and Compound 12 Raphidocelis and Chlorella Comparison of algicidal activity for 3 species
  • the growth inhibitory activities of Compound 14 and Compound 12 were investigated against Chlorella vulgaris (FBCC), Chlorella vulgaris (KCTC), and Chlorella sorokiniana (KCTC).
  • FBCC Chlorella vulgaris
  • KCTC Chlorella vulgaris
  • KCTC Chlorella sorokiniana
  • Table 8 shows the growth inhibitory activity of compounds 14 and 12 against Chlorella sorokiniana .
  • Examples 1 to 5 are results obtained by conducting indoors. Depending on the compound characteristics, the efficacy is well displayed indoors, but cases where the activity is lost in greenhouse or outdoor conditions have been reported.
  • 2x mDM medium was prepared using tap water as a basic test solution. First, in order to induce green algae in the field conditions, tap water was run down 2-3 times on the horticultural medium, and the filtered horticultural medium was prepared by mixing with 2x mDM medium at a ratio of 1:42.8.
  • test solution with a concentration of 0.32-10 ppm for Compound 14 and Compound 12 was prepared, and then 300 mL of the test solution was dispensed into a semi-transparent plastic circular cup (diameter: upper 120 mm - lower 100 mm, height 150 mm). .
  • These culture vessels were placed on a heated bed in a greenhouse (26-27 ° C, 10-hour photoperiod, natural light intensity) filled with water and cultured for 10 days. Water evaporation during incubation was frequently corrected with tap water. After culturing, the degree of algicidal activity of each treatment group was investigated through lunar irradiation or absorbance measurement (A680-A780nm).
  • both of the selected drugs showed good algicidal activity in the greenhouse, and when used as a selective algicide, treatment of 3-5ppm or less was considered desirable depending on the situation.
  • treatment of 3-5ppm or less was considered desirable depending on the situation.
  • Evaluation using a growth pouch was performed as follows.
  • a 2x mDM medium was prepared using tap water as a basic solution, and then a test solution was prepared at a concentration of 2.5-40 ppm for the test compound.
  • a test solution was prepared at a concentration of 2.5-40 ppm for the test compound.
  • After planting 10 grains each put them in a humidity-controlled living box and cover to minimize evaporation in a plant growth room (26-27°C, 14-hour photoperiod, 100 ⁇ mol m -2 s -1 light intensity) for 12-13 days.
  • the growth status was investigated by measuring length, live weight, and dry weight.
  • a 2x mDM medium was prepared using tap water as a basic solution, and then a test solution was prepared at a concentration of 2.5-40 ppm for the test compound using this. After dispensing 50mL of the test solution into a round transparent plastic cup (diameter: upper 52 mm - lower 36 mm, height 60 mm, Sang Ji, Korea), pre-grown red pepper seedlings (1-2 true leaves appeared) were washed with tap water and 2 Each object was counted. After being placed in a plant growth room for 2 days, they were moved to a greenhouse (26-27°C, 10-hour photoperiod, natural light) and then hydroponic cultured there for 12-13 days.

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Abstract

새로운 산업으로 부상되고 있는 식물공장 및 지능형 스마트팜, 양식장, 생활공간, 도시농업 등에서 문제를 일으키는 미세조류 및 이끼의 효율적 제어를 위해서는 기존에 사용되고 있는 화합물들에 비해 보다 안전하면서 방제효과가 우수한 새로운 대체제가 절실히 요구되고 있다. 본 발명은 식물에 대한 피해는 거의 없으면서 미세조류 방제 활성을 가지는 1-(1-할로비닐)아렌 화합물이 활성성분으로 포함되어 있는 살조제 조성물에 관한 것이다. 대표적인 부생식물인 개구리밥과(Lemnaceae) 식물과 재배 작물을 비롯한 제반 고등식물들에 대해서는 매우 높은 안전성을 보이면서 여러 가지 미세조류를 효과적으로 방제하는 특성을 가진다. 따라서 새로운 산업으로 부상되고 있는 스마트팜, 생활 및 전시공간, 도시농업 등에서 문제를 일으키는 미세조류를 보다 효율적으로 제어할 수 있는 수단을 제공함으로서 산업적 기여효과가 클 것으로 판단된다.

Description

1-(1-할로비닐)아렌 화합물을 함유하는 살조제 조성물
본 발명은 식물에 대한 피해는 거의 없으면서 미세조류 방제 활성을 가지는 1-(1-할로비닐)아렌 화합물이 활성성분으로 포함되어 있는 살조제 조성물에 관한 것이다.
식물공장 및 지능형 스마트팜을 통한 안전한 먹거리의 생산이 매년 확대되고 있고, 도시에서의 녹지확보 뿐만아니라 가정 및 사무공간에서의 식물재배(도시농업)가 보다 활성화 되고 있다. 그런데 이와 같은 장소에서는 영양분이 집중적으로 사용되고 있는 상황이기 때문에 햇빛 하에서 미세조류 또는 이끼가 의도치 않게 많이 발생하여 여러 가지 문제를 일으킬 수 있다. 따라서 이들 문제를 경제적으로 해결하기 위해서는 재배식물, 인체 및 환경에는 상대적으로 안전하면서 미세조류 및 이끼 등에 대한 방제활성은 우수하여 고도의 선택성을 나타내는 화합물을 탐색하여 사용하는 것이 필요하다. 그런데 그동안 생활환경 주변에서 자주 사용되었던 살조제는 유산동(구리성분 제제), 글루타르알데히드(glutaraldhyde), 과산화물 등으로서 거의 모든 생물을 비선택적으로 제거하는 특성의 화합물들이다. 아울러 하천 및 해양 지역의 조류(녹조, 적조)를 방제하기 위해 개발되었거나 개발되고 있는 화합물들이 다수 있는 바, 이에 속하는 화합물은 크게 천연물 유래 물질과 합성 화합물로 나눌수 있다. 천연물 유래(생화학제 포함)의 후보물로서는 3가지로 요약될 수 있는 바, 왕겨초액 및 기타 천연물 유래 화합물 함유 유해조류 방제 조성물, 수용성 유리아민 키토산, 무기소재 (구리, 은 등의 광물) 또는 이의 혼합조성물이 이에 속하는데 화합물 종류에 따라 높은 생산 비용, 낮은 살조효과, 약효의 빠른 소실, 비선택성, 중금속 축적 등의 문제점이 있다. 한편 유기합성 화합물로서는 광합성저해제, 색소생합성 저해제, 나프토퀴논(naphtoquinone) 계열물질, 퀴노클라민(quinoclamine), 기타 등이 알려져 있는데 이들은 화합물 종류에 따라 지하수 오염, 어독성, 인축 및 생태독성, 비선택성 등의 문제점이 대두되고 있다.
따라서 새로운 산업으로 부상되고 있는 식물공장 및 지능형 스마트팜, 양식장, 생활공간, 도시농업 등에서 문제를 일으키는 미세조류 및 이끼의 효율적 제어를 위해서는 기존에 사용되고 있는 화합물들에 비해 보다 안전하면서 방제효과가 우수한 새로운 대체제가 절실히 요구되고 있다.
본 발명은 로레클레졸(loreclezole)을 기본골격으로 하는 살조제의 개발내용이다. 로레클레졸은 GABA(γ-Aminobutyric acid) 수용체와 결합하여 수용체 단백질의 Cl- 흐름을 조절하는 allosteric modulator 역할을 해서 진정제 및 항경련제 효과를 나타내는 물질로 (Wingrove et al., 1994; Green et al., 1996; Fernandez et al., 2012) 임상 2단계까지 연구가 진행된 사례가 있고(Lee et al., 2019), 최근 loreclezole 및 이의 유도체는 곤충 유충호르몬의 agonist 또는 antagonist로 작용하여 곤충성장조절제(IGR)로서의 약리기전을 가지는 살충제 조성물, 특히 흰줄 숲모기(Aedes albopictus) 방제에 효과적인 물질로도 보고되었다 (Ko et al., 2018; Lee et al., 2020). 그러나 미세조류를 포함한 식물들에 대한 효능에 대해서는 구체적 연구사례가 없었다.
새로운 산업으로 부상되고 있는 식물공장 및 지능형 스마트팜, 양식장, 생활 및 전시공간, 도시농업 등에서 문제를 일으키는 미세조류 및 이끼의 효율적 제어를 위해서는 기존에 사용되고 있는 화합물들에 비해 보다 안전하면서 방제효과가 우수한 새로운 대체제가 절실히 요구되고 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 1-(1-할로비닐)아렌 화합물이 활성성분으로 포함되어 있는 화합물 및 이를 포함하는 살조제 조성물을 제공하는 것이다.
더욱 구체적으로, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 동식물에 대한 피해는 거의 없으면서 살조활성(algicidal activity)이 높은 1-(1-할로비닐)아렌 화합물이 활성성분으로 포함되어 있는 살조제 조성물을 제공하는 것이다.
상기한 과제 해결을 위하여, 본 발명은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 이의 이성질체, 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염이 활성 성분으로 포함된 조류(algae)의 살조제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000001
[화학식 2]
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000002
상기 화학식 1과 2에서,
R1은 수소, 할로겐, 시아노, C1-C10 알킬, C3-C20 시클로알킬, C2-C10 알케닐, C1-C10 할로알킬, C1-C10 알콕시, C2-C7 알데히드알킬, 모노(C1-C10 알킬)아민, 다이(C1-C10 알킬)아민, C1-C10 알킬티오, 치환 또는 비치환된 C6-C15 아릴 및 치환 또는 비치환된 C6-C15 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환된 아릴 또는 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 할로겐으로 치환되며;
또는 R1은 화학식 1 또는 2의 페닐과 함께 나프탈렌을 형성할 수 있으며;
R2는 수소, C1-C10 알킬, C3-C20 시클로알킬, C2-C10 알케닐, C6-C15 아릴, O, N 및 S 중에서 선택된 헤테로원자가 1 내지 4개 포함된 5원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, 및 O, N 및 S 중에서 선택된 헤테로원자가 1 내지 4개 포함된 치환 또는 비치환된 C4-C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환된 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 벤질 또는 페닐로 치환되며;
X는 할로겐이며; 및
m은 치환기 R1의 개수로서 0 내지 5의 정수; 이다.
또한 본 발명은 화학식 1과 2에서,
R1은 할로겐, 또는 치환 또는 비치환된 페닐이고,
상기 치환된 페닐은 고리 내 1 내지 3개의 수소가 할로겐으로 치환되며;
R2는 트리아졸 또는 테트라졸이며;
X는 할로겐이며;
m은 치환기 R1의 개수로서 1 내지 2의 정수; 인 화학식 1, 2로 표시되는 화합물 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염이 활성 성분으로 포함된 살조제 조성물이다.
또한 본 발명은 화학식 1과 2에서,
로레클레졸(loreclezole) 또는 이의 염산염이 활성 성분으로 포함된 살조제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 이의 이성질체, 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염을 제공한다.
상기 화학식 1과 2에서,
R1은 할로겐, C2-C10 알케닐, C2-C7 알데히드알킬, 모노(C1-C10 알킬)아민, 다이(C1-C10 알킬)아민, C1-C10 알킬티오, 치환 또는 비치환된 C3-C20 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 C6-C15 아릴(단, 페닐의 경우 para- 치환은 제외) 및 치환 또는 비치환된 C6-C15 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환된 아릴 또는 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 할로겐으로 치환되며;
R2는 치환 또는 비치환된 트리아졸 또는 치환 또는 비치환된 테트라졸이고,
상기 치환된 트리아졸은 고리 내 하나 이상의 수소가 독립적으로 할로겐, C1-C6알킬, 할로 C1-C6알킬, C1-C6알콕시, 할로 C1-C6알콕시, 페닐 또는 벤질로 치환되고,
상기 치환된 테트라졸은 고리 내 하나 이상의 수소가 독립적으로 할로겐, C1-C6알킬, C1-C6알콕시, 할로 C1-C6알콕시, 페닐 또는 벤질로 치환되며;
X는 할로겐이며; 및
m은 치환기 R1의 개수로서 0 내지 5의 정수; 이다.
상기 화학식 1과 2로 표시되는 화합물 또는 이의 기하이성질체 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염은 살조제 조성물의 활성성분으로 유효하다. 특히 (1-할로비닐)아렌 구조의 화합물은 대표적인 부생식물인 개구리밥과(Lemnaceae) 식물과 재배 작물을 비롯한 제반 고등식물들에 대해 매우 높은 안전성을 보이면서 여러 가지 미세조류를 효과적으로 방제하는 특성을 가진다. 따라서 새로운 산업으로 부상되고 있는 스마트팜, 생활 및 전시공간, 도시농업 등에서 문제를 일으키는 미세조류를 보다 효율적으로 제어할 수 있는 수단을 제공함으로서 산업적 기여효과가 클 것으로 판단된다.
도 1은 선발된 Lorecrezole 유도체 3종(화합물 22, 화합물 13, 화합물 12)의 Scenecesmus와 Lemna에 대한 생육억제활성 비교를 나타낸다.
도 2는 화합물 14와 화합물 12이 온실조건의 미세조류 발생 억제에 미치는 효과를 나타낸다.
도 3은 화합물 14와 화합물 12를 처리한 후 5일째 온실조건에서의 미세조류 발생이 억제된 모습을 나타낸다.
도 4는 화합물 14와 화합물 12를 처리한 후 10일째 온실조건에서의 미세조류 발생이 억제된 모습을 나타낸다.
도 5는 바랭이와 어저귀에 대한 화합물 12의 온실 토양처리 효과(상: 처리후 7일째, 하: 처리후 12일째)를 보여준다.
도 6은 생장파우치(Growth pouch) 실험조건에서 화합물 14(상), 화합물 12(하) 처리가 벼 생장에 미치는 효과를 나타낸다.
도 7은 생장파우치(Growth pouch) 실험조건에서 화합물 14(상), 화합물 12(하) 처리가 토마토 생장에 미치는 효과를 나타낸다.
도 8은 생장파우치(Growth pouch) 실험조건에서 화합물 14(상), 화합물 12(하) 처리가 고추 생장에 미치는 효과를 나타낸다.
도 9는 수경재배 실험조건에서 화합물 14(상), 화합물 12(하) 처리가 고추 생장에 미치는 효과를 나타낸다.
이하, 본 발명에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. 이 때 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다.
본 명세서에서 “조류(algae, 藻類)“ 는 주로 수중 또는 토양에서 생활하며 광합성 색소를 가지고 독립 영양 생활을 하는 원생생물의 총칭이고, 미세조류는 크기가 작은 단세포 또는 이들 세포가 군집 형태로 자라는 것을 의미한다.
본 명세서에서 “유해 조류”는 조류로부터 독소가 분비되어 인축 또는 주변 생물에 직접적 피해를 일으키는 특정 조류종을 말하며, 대표적으로 남세균의 일종인 마이크로시스티스(Microcystis)가 이에 속하며 마이크로시스틴(microcystin)이라는 독소를 생성한다. 한편 “위해 조류”는 인축 또는 주변 생물에 직접적 피해를 일으키지는 않지만 과다 증식시 산소부족, 악취, 햇빛차단 등으로 주변 생태계에 부정적 영향을 미치는 조류종을 의미한다.
본 명세서에서 “선택성(selectivity)”이란 방제대상 표적생물에 대한 A 화합물의 활성과 방제대상이 아닌 비표적생물의 A 화합물에 대한 반응차이를 나타내는 것으로서 그 차이가 클수록 선택성이 높은 것을 의미한다.
또한, 본 발명에서의 ‘살조제 조성물’은 본 발명의 화합물과 함께 필요에 따라 농약학적으로 허용되는 담체, 희석제, 부형제, 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 상기 ‘담체(carrier)’라 함은 세포 또는 조직 내로 화합물의 부가를 용이하게 하는 물질을 의미한다. 상기 ‘희석제(diluent)’라 함은 대상 화합물의 생물학적 활성 형태를 안정화시킬 뿐만 아니라, 화합물을 용해시키는 물에서 희석되는 물질로 정의된다. 상기 ‘농약학적으로 허용되는’이라 함은 화합물의 생물학적 활성과 물성을 손상시키지 않는 성질을 의미한다.
또한, 본 발명에 따른 화합물을 정의하기 위해 사용된 치환기에 대해 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.
본 명세서에서의 ‘할로겐’ 또는 ‘할로’는 구체적으로 불소, 염소, 브롬 및 요오드를 의미한다.
본 명세서에서의 ‘알킬’은 탄소수 1 내지 10개의 지방족 탄화수소 그룹을 의미한다. 상기 알킬은 단독으로 또는 조합하여 사용되는 경우에 각각 직쇄형 또는 분지형 알킬일 수 있다. 직쇄형 또는 분지형 알킬은 구체적으로 메틸, 에틸, 노말프로필, 아이소프로필, 노말부틸, 아이소부틸, tert-부틸, 노말펜틸, 네오-펜틸, 노말헥실, 이소헥실, 노말헵틸, 노말옥틸, 노말노닐, 노말데실 등이 포함될 수 있다.
본 명세서에서의 ‘시클로알킬’은 탄소수 3 내지 20개의 고리형 알킬기를 의미한다. 상기 시클로알킬은 구체적으로 사이클로프로필, 사이클로부틸, 사이클로헥실, 사이클로헵틸 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서의 ‘알케닐’은 적어도 하나 이상의 탄소-탄소 이중 결합을 포함하고 있는, 탄소수 2 내지 10개의 불포화탄화수소 그룹을 의미한다. 상기 알케닐은 구체적으로 비닐, 알릴, 부테닐, 펜테닐, 헥세닐, 부타다이엔일, 펜타다이엔일, 헥사다이엔일, 2-에틸헥세닐, 2-프로필-2-부테닐 및 4-(2-메틸-3-부텐)-펜테닐 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서의 ‘할로알킬’은 상기에서 정의된 알킬에 할로겐원자가 1개 이상 포함된 지방족 탄화수소 그룹을 의미한다. 상기 할로알킬은 구체적으로 트리플루오로메틸, 1,2-디클로로에틸 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서의 ‘아릴’은 탄소수 6 내지 15개의 단일고리, 두고리, 또는 세고리로 이루어진 방향족 탄화수소 그룹을 의미한다. 상기 아릴은 구체적으로 페닐, 바이페닐, 페닐-O-페닐, 나프틸, 안트라니릴, 페난트리닐 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다. 또한, 상기 아릴은 방향족 고리 상의 적정 위치에서 다른 기와 연결될 수 있다.
본 명세서에서의 ‘헤테로아릴’은 다른 언급이 없으면, N, O, 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 헤테로원자를 포함하는 탄소수 6 내지 15개의 헤테로방향족 사이클릭 그룹을 의미한다. 상기 헤테로아릴은 구체적으로 피롤릴, 퓨릴, 티오페닐, 피라졸릴, 이미다졸릴, 옥사졸릴, 아이소옥사졸릴, 싸이아졸릴, 아이소싸이아졸릴, 다이아졸릴, 트리아졸릴, 옥사다이아졸릴, 싸이아다이아졸릴, 테트라졸릴, 피리디닐, 피라지닐, 트리아지닐, 피리다지닐, 피리미디닐, 인돌릴, 인돌리지닐, 아이소인돌릴, 벤조퓨릴, 벤조퓨라자닐, 다이벤조퓨릴, 아이소벤조퓨릴, 인다졸릴, 벤즈이미다졸릴, 이미다조피리디닐, 벤즈옥사졸릴, 벤즈아이스옥사졸릴, 벤조싸이아졸릴, 다이벤조티오페닐, 나프티리딜, 벤즈아이소싸이아졸릴, 퀴놀리닐, 아이소퀴놀리닐, 퀴녹살리닐, 프탈라지닐, 치놀리닐, 퀴나졸리닐, 카바졸릴, 페나지닐, 페녹싸이아지닐, 또는 아크리디닐 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
본 명세서에서의 ‘헤테로시클로알킬’은 다른 언급이 없으면, N, O, 및 S로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상의 헤테로원자를 포함하는 5각 내지 7각의 포화 또는 불포화된 비 방향족 사이클릭 그룹을 의미한다. 헤테로시클로알킬은 구체적으로 피롤리디닐, 퓨라닐, 몰폴리닐, 피페라지닐, 피페리디닐 등을 포함할 수 있으나 이에 한정되지 않는다.
또한, 상기 시클로알킬, 아릴, 헤테로아릴 또는 헤테로시클로알킬은 하나 이상의 치환기로 치환 또는 비치환될 수 있다.
이와 같은 본 발명을 보다 상세히 설명하면 하기와 같다.
본 발명은 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 이의 이성질체, 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염이 활성 성분으로 포함된 조류(algae)의 살조제 조성물을 제공한다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000003
[화학식 2]
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000004
상기 화학식 1과 2에서,
R1은 수소, 할로겐, 시아노, C1-C10 알킬, C3-C20 시클로알킬, C2-C10 알케닐, C1-C10 할로알킬, C1-C10 알콕시, C2-C7 알데히드알킬, 모노(C1-C10 알킬)아민, 다이(C1-C10 알킬)아민, C1-C10 알킬티오, 치환 또는 비치환된 C6-C15 아릴 및 치환 또는 비치환된 C6-C15 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환된 아릴 또는 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 할로겐으로 치환되며;
또는 R1은 화학식 1 또는 2의 페닐과 함께 나프탈렌을 형성할 수 있으며;
R2는 수소, C1-C10 알킬, C3-C20 시클로알킬, C2-C10 알케닐, C6-C15 아릴, O, N 및 S 중에서 선택된 헤테로원자가 1 내지 4개 포함된 5원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, 및 O, N 및 S 중에서 선택된 헤테로원자가 1 내지 4개 포함된 치환 또는 비치환된 C4-C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환된 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 벤질 또는 페닐로 치환되며;
X는 할로겐이며; 및
m은 치환기 R1의 개수로서 0 내지 5의 정수; 이다.
또한 본 발명은 화학식 1과 2에서,
R1은 할로겐, 또는 치환 또는 비치환된 페닐이고,
상기 치환된 페닐은 고리 내 1 내지 3개의 수소가 할로겐으로 치환되며;
R2는 트리아졸 또는 테트라졸이며;
X는 할로겐이며;
m은 치환기 R1의 개수로서 1 내지 2의 정수; 인 화학식 1, 2로 표시되는 화합물 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염이 활성 성분으로 포함된 살조제 조성물이다.
또한 본 발명은 화학식 1과 2에서,
로레클레졸(loreclezole) 또는 이의 염산염이 활성 성분으로 포함된 살조제 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 이의 이성질체, 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염을 제공한다.
상기 화학식 1과 2에서,
R1은 할로겐, C2-C10 알케닐, C2-C7 알데히드알킬, 모노(C1-C10 알킬)아민, 다이(C1-C10 알킬)아민, C1-C10 알킬티오, 치환 또는 비치환된 C3-C20 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 C6-C15 아릴(단, 페닐의 경우 para- 치환은 제외) 및 치환 또는 비치환된 C6-C15 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
상기 치환된 아릴 또는 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 할로겐으로 치환되며;
R2는 치환 또는 비치환된 트리아졸 또는 치환 또는 비치환된 테트라졸이고,
상기 치환된 트리아졸은 고리 내 하나 이상의 수소가 독립적으로 할로겐, C1-C6알킬, 할로 C1-C6알킬, C1-C6알콕시, 할로 C1-C6알콕시, 페닐 또는 벤질로 치환되고,
상기 치환된 테트라졸은 고리 내 하나 이상의 수소가 독립적으로 할로겐, C1-C6알킬, C1-C6알콕시, 할로 C1-C6알콕시, 페닐 또는 벤질로 치환되며;
X는 할로겐이며; 및
m은 치환기 R1의 개수로서 0 내지 5의 정수; 이다.
또한, 본 발명에 따른 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은 탄소-탄소 이중결합을 하나 이상 포함하고 있고, 이에 따라 다양한 이성질체가 존재할 수 있다. 본 발명의 화합물의 합성과정에서 생성되는 이성질체는 통상의 방법에 의해 분리되거나 또는 분해될 수 있거나, 또는 임의의 소정 이성질체는 통상의 합성법에 의해 또는 입체특이적 또는 비대칭적 합성에 의해 수득할 수 있다. 따라서, 본 발명의 화합물은 각 이성체 또는 이들 이성체 혼합물로 존재할 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물의 방사성 유도체를 포함하며, 이들 방사성 화합물은 생체연구 분야에 유용하다.
본 발명에 따른 살조제 조성물 중에 유효성분으로 포함될 수 있는 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은, 구체적으로 R1은 할로겐이고; R2는 트리아졸기 또는 테트라졸이고; X는 할로겐이고; m은 치환기 R1의 개수로서 1 내지 2의 정수; 인 화합물 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염일 수 있다.
본 발명에 따른 살조제 조성물 중에 유효성분으로 포함될 수 있는 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은, 보다 구체적으로 하기 화학식 1a로 표시되는 로레클레졸(Loreclezole)의 유도체 또는 이의 염산염일 수 있다.
[화학식 1a]
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000005
또한, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물은 부생식물인 개구리밥과(Lemnaceae) 식물과 재배 작물을 비롯한 제반 고등식물들에 대해 매우 높은 안전성을 보이면서 여러 가지 미세조류를 방제하는 효과를 확인할 수 있었다.
본 발명에 따른 살조제 조성물은 통상의 농약 제형으로 제제화될 수 있다. 예를 들면, 본 발명의 살조제 조성물은 유제, 액제, 수화제, 수용제, 분제, 입제, 훈증제, 도포제 등으로 제형화될 수 있다. 구체적으로, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염을 적정 방법으로 포함시켜 농약제로 제제화한다. 보다 구체적으로, 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물, 이의 이성질체 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염을 활성성분으로 포함하고, 여기에 계면활성제, 증량제, 붕해제, 영양제 등을 혼합하고 분쇄하여 수화제로 제제화하여 사용하거나, 또는 용해시켜 액제로 제제화하여 사용할 수 있다. 상기 계면활성제로는 폴리카르복실레이트(polycarboxylate, 한농화성), 소듐 리그노설포네이트(sodium lignosulfonate), 칼슘 리그노설포네이트 소듐 다이알킬 설포석시네이트(sodium dialkyl sulfosuccinate), 소듐 알킬 설포네이트, 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르, 소듐 트리폴리포스페이트(sodium tripolyphosphate, 한농화성), 소듐 알킬 아릴 설포네이트(sodium alkyl aryl sulfonate), 폴리옥시에틸렌 알킬 페닐 에테르(polyoxyethylene alkyl phenyl ether), 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 포스포릭 에스테르(polyoxyethylene aryl phosphoric ester), 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 에테르(polyoxyethylene alkyl aryl ether), 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 폴리머(polyoxyethylene alkyl aryl polymer), 폴리옥시에틸렌 알킬 아릴 폴리머 스페셜, 폴리옥시알킬온 알킬 페닐 에테르(polyoxyalkylone alkyl phenyl ether), 폴리옥시에틸렌 노닐 페닐 에테르(polyoxyethylene nonyl phenyl ether), 소듐 설포네이트 나프탈렌 포름알데히드(sodium sulfonate naphthalene formaldehyde), 트리톤 100 및 트윈 80으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다. 상기 붕해제로는 벤토나이트, 탈크, 카올린, 칼슘카보네이트 등을 사용할 수 있다. 상기 증량제로는 황토, 규조토, 덱스트린, 포도당, 전분 중 하나 또는 둘 이상을 사용할 수 있다.
본 발명에 있어서, 살조제 조성물을 남조류(남세균), 규조류, 녹조류, 편모조류, 홍조류 등이 서식하는 수중 또는 토양에 처리하는 것을 특징으로 하는, 미세 조류의 방제방법을 제공한다. 보다 구체적으로 노듈라리아(Nodularia), 노스탁(Nostoc), 닛즈키아(Nitzschia), 라피도셀리스(Raphidocelis), 마이크로스포라(Microspora), 마이크로시스티스(Microcystis), 멜로시라(Mellosira), 보트리오코쿠스(Botryococcus), 세네데스무스(Scenedesmus), 스테파노디스커스(Stephanodiscus), 스티코코쿠스(Stichococcus), 스피로기라(Spirogyra), 스피룰리나(Spirulina), 시네드라(Synedra), 싸이클로텔라(Cyclotella), 쎄라티움(Ceratium), 아나베나(Anabaena), 아카쉬우(Akashiwo), 아파니조메논(Aphanizomenon), 안키스트로데스무스(Ankistrodesmus), 알렉산드리움(Alexandrium), 애스터리오넬라(Asterionella), 오실라토리아(Oscillatoria), 올라코세리아(Aulacoseira), 유도니아(Eudonia), 짐노디니움(Gymnodinium), 코클로디늄(Cochlodinium), 크립토모나스(Cryptomonas), 클라미도모나스(Chlamydomonas), 클로렐라(Chlorella), 클로스테리룸(Closterium), 페디아스트럼(Pediastrum), 페리디니움 (Peridinium), 포르미디움(Phormidium), 포미디움(Phomidium) 및 프라질라리아(Fragilaria) 속의 한가지 또는 그 이상의 조류가 서식하는 수중 또는 토양에 처리하는 것을 특징으로 하는, 미세조류의 방제방법을 제공한다.
좀더 구체적으로는 조류는 Alexandrium spp., Aphanizomenon flos-aquae, Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana, Cochlodinium polykrikoides, Dolichospermum circinale (Anabaena circinalis), Gymnodinium spp., Microcystis aeruginosa, Microcystis viridis, Nitzschia spp, Nostoc paludosum, Oscillatoria spp., Raphidocelis subcapitata, Scenedesmus spp., 및 Stephanodiscus hanzschii 중에서 선택될 수 있다.
본 발명은 상기 본 발명에 따른 살조제 조성물을 상기에 예시된 바와 같은 유해 또는 위해 조류가 발생한 수중 또는 토양에 처리하여 조류(algae)를 방제하는 방법을 제공한다. 이때, 상기 조성물을 미세조류가 발생되는 초기에 처리함으로써 대량증식을 사전에 차단하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 미세조류 방제방법은, 유해 또는 위해 조류가 발생한 수중 또는 토양에 처리 시 유효 성분의 농도가 너무 낮은 경우에는 살조효과가 미미할 수 있고, 유효 성분의 농도가 너무 높은 경우에는 비경제적이거나 환경생태에 대한 부정적 영향이 나타날 수 있기 때문에 상기 살조제 조성물을 유효 성분 기준으로 0.01 ㎍/㎖ 내지 200 ㎍/㎖의 농도가 되도록 처리하는 것이 바람직하며, 이는 미세조류의 종류, 발생밀도, 생육 정도, 수질 환경 등을 고려하여 적절하게 조절할 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명은 하기의 합성예, 실시예 및 제제예를 통해 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 본 발명의 바람직한 예시로 제시된 것이며 어떠한 의미로도 이에 의해 본 발명이 제한되는 것으로 해석될 수는 없다.
[합성예]
본 발명에 따른 상기 화학식 1로 표시되는 화합물의 대표적인 합성예는 하기와 같다.
대표적인 합성예로서 화합물 11과 화합물 12의 제조방법은 다음과 같다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000006
단계 1: 1-(4’ - 클로로-[1,1’-바이페닐]-4-일)-2-(1 H -1,2,4-트리아졸-1-일)에탄-1-온 (중간체 2)의 제조
2-클로로-1-(4’-클로로-[1,1’-바이페닐]-4-일)에탄-1-온 (1.5 g, 5.6 mmol)을 테트라하이드로퓨란:물 (1:1 in v/v, 18 mL)에 용해시킨 후 탄산나트륨 ( 1.78 g, 16.8 mmol) Pd(PPh3)4 (970 mg, 0.84 mmol)을 첨가하고 12 시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종결 후 셀라이트 패드 여과하고 감압 농축하였다. 잔류물을 EtOAc에 용해시킨 후 물을 사용하여 세척하였다. 상기 유기추출물은 무수황산마그네슘 상에서 건조시킨 후 감압농축하고 컬럼 크로마토그래피 (EA:Hexane=1:5)로 정제하여 목적화합물 1.46 g (88%)을 수득하였다.
1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 8.29 (s, 1H), 8.12-8.01 (m, 3H), 7.74 (d, J = 8.4 Hz, 2H), 7.59 (d, J = 8.5 Hz, 2H), 7.49 (d, J = 6.6 Hz, 2H), 5.73 (s, 2H).
단계 2: ( Z )-1-(2-클로로-2-(4’-클로로-[1,1’-바이페닐]-4-일)비닐)-1 H - 1,2,4-트리아졸 (화합물11) 및 ( E )-1-(2-클로로-2-(4’-클로로-[1,1’-바이페닐]-4-일)비닐)-1 H - 1,2,4-트리아졸 (화합물12)의 제조
1-(4’-클로로-[1,1’-바이페닐]-4-일)-2-(1H-1,2,4-트리아졸-1-일)에탄-1-온 (1 g, 3.6 mmol)을 1,2-디클로로에탄 11 mL에 용해시킨 후 염화인 (PCl5; 1.12 g, 5.4 mmol)을 넣고 1.5 시간 동안 환류 교반하였다. 반응 종결 후 혼합물을 얼음물에 천천히 넣은 뒤 탄산수소나트륨 수용액을 사용하여 pH를 7로 맞추고 EtOAc로 3번 추출하였다. 상기 유기추출물은 무수황산마그네슘 상에서 건조시킨 후 감압농축하고 컬럼 크로마토그래피 (Ether:Hexane=1:3)로 정제하여 화합물11 193 mg (17%) 및 화합물12 421 mg (37%)을 수득하였다.
화합물11: 1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ 9.09 (s, 1H), 8.08 (s, 1H), 7.78-7.69 (m, 3H), 7.68-7.60 (m, 2H), 7.59-7.52 (m, 2H), 7.48-7.41 (m, 2H).
화합물12: 1H NMR (500 MHz, CDCl3) δ 7.98 (s, 1H), 7.73 (s, 1H), 7.54 (d, J = 7.5 Hz, 2H), 7.50 (d, J = 7.8 Hz, 2H), 7.42 (d, J = 7.5 Hz, 2H), 7.37-7.33 (m, 3H).
본 발명에 따른 살조제 조성물에 활성성분으로 포함하는 상기 화학식 1로 표시되는 1-(1-할로비닐)아렌 화합물은 상기 합성예의 방법으로 합성하였으며, 합성된 각 화합물의 1H NMR 분석한 결과는 하기 표 1에 나타내었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000007
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000008
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[실시예]
한편, 본 발명에 따른 화합물에 대한 제초 및 살조 활성은 하기 방법으로 평가하였다.
실시예 1. 살조활성(algicidal activity) 평가
살조활성을 위해 사용한 미세조류 종들은 아래 표 2에서와 같이 녹조류 5종, 남조류 2종이었다. 이들은 일정 조건의 생육실 (온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40 μmolm-2s-1 조건)에서 BG11 배지 (pH 7.1)을 사용하여 계대배양중인 것을 사용하였다. 표 2에 본 실험에 사용된 미세조류 종류를 나타내었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000010
기본적으로 살조활성 평가는 유리관병(직경 3.5cm, 높이 7.0cm, 부피 60mL)에 20~25mL의 배양액을 가지고 3반복으로 실시하였으며 시험기간 동안 시험용액을 교체해주지 않는 지수식(static)으로 실험하였다. 사전 준비한 BG11 멸균배지(pH 7.0 ~ 8.0)에 계대배양중인 미세조류를 접종하여 종마다 다르지만 대략 배지 1mL당 2.5 ~ 10만 cell 범위의 미세조류를 포함하는 배양액을 준비한 후 이를 유리관병에 20~25mL씩 분주하였다. DMSO (0.5% Tween 20 함유)를 이용하여 사전에 용해해 둔 여러 농도의 loreclezole 화합물 stock을 20mL 배양액에 40uL씩 분주하였으며 모든 작업은 clean bench에서 실시하였다. 이때 DMSO와 Tween 20의 최종농도는 각각 0.1%, 5ppm이었다. 약제처리된 관병을 tray에 담아 생육실 형광등 조건에 두어(25℃ 항온, 14 hr 명조건, 20-40 μmolm-2s-1) 5~10일 동안 배양하였고, 매일 3회 이상 흔들어 주었다. 배양이 종료되었을 때, 먼저 생육저해정도를 0-100% 등급표를 이용하여 달관조사한 다음(0: 무방제, 100: 100% 방제), 그 후 UV/VIS spectrophotometer (DU800, Beckman Coulter, USA)를 이용하여 in vivo chlorophyll 흡광도(A680-A780nm)를 조사하였다. 각 화합물의 미세조류에 대한 생육저해 활성은 무처리구에 대한 억제정도(inhibition %)로 환산하여 나타내었으며, 처리 화합물의 50% 생육억제활성농도(IC50) 또는 90% 생육억제활성 농도(IC90)는 PRISM (GraphPad Software, USA) 이라는 통계프로그램을 사용하여 구하였다.
실시예 2. 좀개구리밥과 개구리밥에 대한 제초활성 평가
공시된 생물종은 개구리밥(Spirodella polyrhiza, SPIPO)과 좀개구리밥(Lemna paucicostata, LEMPA)으로서 일정 조건의 생육실 (온도 25℃, 광주기 14시간, 광도 20-40 μmolm-2s-1 조건)에서 1x mDM 배지에 (Kim and Kim, 2020) 계대배양중인 것을 사용하였다.
기본 배양액(1x mDM)에 여러 농도의 시험용액을 조제한 다음, 투명 플라스틱 원형컵(직경: 상 52mm - 하 36mm, 높이 60mm, Sang Ji, Korea)에 20mL(SPIPO) 또는 30mL(LEMPA) 씩 분주하였다. 그 후 식물생육실에서 계대배양중인 3.9-4.1 frond 생육단계의 좀개구리밥(LEMPA) 5개체를, 또는 2.2-2.4 frond 생육단계의 개구리밥(SPIPO) 2개체씩을 골라 각각의 시험용액에 접종하였다. 접종된 용기를 직사각형 반투명 플라스틱 박스에 담고 바닥에 일정량 수분을 공급한 다음 증발을 억제하기 위해 투명필름의 덮개를 한 후, 생육실(25℃ 항온, 14시간 명조건, 형광등 45-55 μmol m-2 s-1)에 옮겨 5-6일간 배양하였다. 화합물의 활성을 평가하기 위해서는 먼저 배양 종료후의 생육상태와 제반 증상을 달관조사하였다. 그 후 엽상체 개수를 조사한 후 생장한 개체 모두를 수집하여 물기를 제거한 다음 생체중을 측정하였다. 공시 화합물의 생육억제활성은 기본적으로 무처리구에 대한 상대 비율(%)로 나타내었으며 처리 화합물의 50% 생육억제활성농도(IC50) 또는 90% 생육억제활성 농도(IC90)는 PRISM (GraphPad Software, USA) 이라는 통계프로그램을 사용하여 구하였다.
실시예 3. Loreclezole 유도체 24종에 대한 Scenedesmus / Lemna 활성 조사
사전실험결과 lorecrezole은 미세조류에 대한 살조활성이 어느 정도 있었지만 개구리밥 또는 좀개구리밥에 대한 약해도 상대적으로 높게 나타나 낮은 선택성을 보였다(김 등, 2021. Weed Turf. Sci. 10(3):277-289). 따라서 살조활성이 우수하게 유지되면서 약해가 보다 낮은 화합물이 탐색된다면 보다 활용가치가 높아질 것이기 때문에 본 발명에서 loreclezole 유도체를 합성하였고, 이들 중 24종에 대하여 미세조류인 Scenedesmus (Sce)와 하등식물인 좀개구리밥(Lemna)을 대상으로 활성을 비교 평가하였다.
그 결과, 미세조류 Sce에 대해 loreclezole과 대등한 활성을 보인 반면 Lemna에 대해서는 보다 낮은 약해를 보인 화합물로서 화합물22가 선발되었고, 미세조류 Sce에 대해 loreclezole보다 높은 활성을 보인 반면 좀개구리밥에 대해서는 보다 낮은 약해를 보인 화합물로서 화합물13이 선발되었다(표 2, 도 1). 이와 대조적으로 동일 처리농도에서 Sce보다 Lemna에 대한 생육억제활성이 상대적으로 높게 나타나는 화합물(화합물5)도 존재하였다(표 3). 표 3에 실시예 화합물이 Scenecesmus와 Lemna 생육억제활성에 미치는 효과를 나타내었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000011
실시예 4. 화합물12와 화합물14의 각 이성질체간의 미세조류 및 좀개구리밥에 대한 생육억제활성 비교
본 발명의 실시예 화합물 중에서 화합물14와 화합물12을 선택하여 이들 각각의 이성질체(E-form, Z-from)의 생물활성 차이가 감지되었는 바 이들 유도체가 Scenedesmus, Microcystis, Lemna에 대해 어떠한 생육억제활성 특징을 보이는지 알아보기 위하여 실험하였다.
실시예 화합물별 Scenedesmus에 대한 생육억제활성 정도는 화합물14 > 화합물13 > 화합물20 > 화합물21 > loreclezole > 화합물12 > 화합물11 순으로 높은 경향이었다. 특히 화합물14(E-from)는 0.1 μM에서도 90% 이상의 방제활성을 나타내었다(표 4). 표 4에 화합물14와 화합물12의 이성질체간의 Scenedesmus에 대한 생육억제활성을 나타내었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000012
화합물별 Microcystis에 대한 생육억제활성 정도는 화합물14 > 화합물12 > 화합물13 > 화합물20 > 화합물21 > 화합물11 > loreclezole 순으로 높은 경향이었다. 특히 화합물14(E-from)는 0.25μM에서도 90% 이상의 방제활성을 나타내었다(표 5). 표 5에 화합물14와 화합물12의 이성질체간의 Microcystis에 대한 생육억제활성을 나타내었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000013
좀개구리밥에 대한 생육억제활성의 경우, 대조약제인 loreclezole은 5μM에서 52.8%의 생육억제활성을 나타내었지만, 다른 시험화합물 모두에서는 생육저해활성이 매우 낮거나(화합물12) 거의 나타나지 않았고, 일부 약제에서는 고농도 처리에서 오히려 생육이 촉진되는 결과를 나타내었다(표 6). 표 6에 화합물14와 화합물12 이성질체간의 Lemna에 대한 생육억제활성을 나타내었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000014
이들의 실험결과를 종합해 볼 때, E-form이 Z-from보다 미세조류에 대한 살조활성은 더 우수한 반면 좀개구리밥에 대한 약해는 보다 낮은 (식물에 대한 안전성은 더 증가됨) 흥미로운 결과를 보여주었다. 그리고 벤젠 말단에 Cl 또는 Br이 두 개가 포함된 것은 1개가 포함된 것보다 활성이 낮은 경향을 보였다.
실시예 5. 화합물14와 화합물12의 Raphidocelis 및 Chlorella 3종에 대한 살조활성 비교
화합물14와 화합물12를 대상으로 기타 미세조류에 대한 살조활성을 확인하였다.
Raphidocelis subcapitata에 대한 살조활성의 경우, 두 약제 공히 1μM에서 90% 이상의 방제활성을 나타내었으나 화합물14가 화합물12보다 약간 강한 활성을 나타내었다(표 7). 표 7에 화합물14와 화합물12의 Raphidocelis subcapitata에 대한 살조활성을 나타내었다.
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Chlorella vulgaris (FBCC), Chlorella vulgaris (KCTC), Chlorella sorokiniana (KCTC) 3종을 대상으로 화합물14와 화합물12의 생육저해활성을 조사해 보았다. 그 결과, Chlorella sorokiniana (KCTC)의 경우, 5μM 이하의 저농도에서는 두 화합물간 비슷한 반응을 보이지만 10μM 이상의 고농도 처리에서는 화합물14보다 화합물12 처리에서 저해율이 높은 경향이었다(표 8). 표 8에 화합물14와 화합물12의 Chlorella sorokiniana에 대한 생육억제활성을 나타내었다.
Chlorella vulgaris (KCTC)의 경우, 10μM 이하의 저농도에서는 비슷한 반응을 보이지만 20μM 이상의 고농도 처리에서는 화합물14보다 화합물12 처리에서 저해율이 높은 경향이었다(표 9). 표 9에 화합물14와 화합물12의 Chlorella vulgaris (KCTC)에 대한 생육억제활성을 나타내었다.
Chlorella vulgaris (FBCC)의 경우, 10μM 이하의 저농도에서는 비슷한 반응을 보이지만 20μM 이상의 고농도 처리에서는 화합물14보다 화합물12 처리에서 저해율이 높은 경향이었다(표 10). 전반적으로 본 시험약제들에 대한 반응은 Chlorella sorokiniana (KCTC) > Chlorella vulgaris (KCTC) > Chlorella vulgaris (FBCC) 순으로 민감하였고, 다른 미세종류에서와는 달리 화합물14보다 화합물12 처리에서 생육저해율(살조활성)이 높은 경향이었다. 표 10에 화합물14와 화합물12의 Chlorella vulgaris (FBCC)에 대한 생육억제활성을 나타내었다.
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실시예 6. 화합물14와 화합물12가 온실조건에서의 녹조발생억제에 미치는 효과
실시예 1에서 5까지의 실험은 실내에서 진행하여 얻어진 결과이다. 화합물 특성에 따라 실내에서는 약효가 잘 나타내지만 온실 또는 야외조건에서는 활성이 소실되는 사례들도 보고되고 있기 때문에 화합물14와 화합물12가 온실조건에서도 효력이 발생되는지를 알아보고자 실험하였다. 기본 시험용액으로서 수돗물을 이용하여 2x mDM 배지를 조제하였다. 먼저 현장조건의 녹조발생 유도를 위해, 원예용 상토에 수돗물을 2-3회 흘려내려 받아서 여과시킨 원예용 부농상토 추출물을 2x mDM 배지 에 1:42.8 비율로 혼합하여 준비하였다. 이를 이용하여 화합물14와 화합물12 화합물에 대해 0.32-10 ppm 농도의 시험용액을 제조한 다음, 반투명 플라스틱 원형컵(직경: 상 120 mm - 하 100 mm, 높이 150 mm,)에 시험용액 300mL 분주하였다. 이들 배양용기를 물이 담겨진 온실 가온베드(26-27℃, 10시간 광주기, 자연광도)에 두고 10일간 배양하였다. 배양동안의 수분증발량은 수돗물로 수시로 보정해 주었다. 배양후 각 처리구의 살조활성정도는 달관조사 또는 흡광도 측정(A680-A780nm)을 통해 조사하였다.
이상과 같은 실험조건에서 무처리 대조군의 경우에 치상 3일 이후부터 미세조류 생장이 급격히 증가하기 시작하였는데 현미경 관찰결과 주로 미세조류 5종 내외가 혼합되어 생장하고 있었으며 Chlorella 및 Scenedesmus가 주종을 이루었다.
약제처리후 5일째에 조사한 결과, 화합물14 0.32ppm에서 약 44% 정도 생장이 억제되었고, 2.5ppm 이상에서는 거의 100% 억제되는 효과를 보였다. 한편 화합물12 0.32ppm에서 약 50% 정도 생장이 억제되었고, 1.25-2.5 ppm에서는 90%, 5 ppm 이상에서는 거의 100% 억제되는 효과를 보였다(도 2, 도 3).
약제처리 후 10일째에 조사한 결과, 화합물14 0.32, 0.63, 1.25, 2.5 ppm에서 각각 8.8, 21.7, 33.6, 64.6% 억제효과를 보였으며 5~10 ppm 처리에서 82-88% 발생억제를 나타내어 5일째보다 상당히 회복되는 모습을 나타내었다. 마찬가지로 화합물12 0.32, 063, 1.25, 2.5 ppm에서 각각 14, 35, 40.7, 52.5% 억제효과를 보였으며 5~10 ppm 처리에서도 82-87% 발생억제를 나타내었다. 현미경 관찰 결과, 클로렐라와 비슷한 단일종만 우점하고 있었으며 이는 본 약제에 내성을 가진 종이 남아서 급격히 생장되었기 때문으로 보였다(도 2, 도 4). 이상의 실험 결과 선발된 두약제 모두 온실에서의 살조활성이 양호하게 나타났으며 선택적 살조제로 활용할 경우 상황에 따라 3-5ppm 이하의 처리가 바람직할 것으로 여겨졌다. 그러나 Chlorella를 포함한 모든 조류를 비선택적으로 제어하기 위해서는 Chlorella를 방제할 수 있는 화합물의 혼합처리가 검토되는 것이 바람직할 것 같았다.
실시예 7. 화합물12와 loreclezole의 잡초에 대한 활성
화합물12와 loreclezole이 고등식물인 잡초들에 대해 어떠한 활성이 있는지를 확인하기 위해 실험하였다. 밭토양이 담긴 소형 폿트에 바랭이와 어저귀 종자를 파종한 후 1일째 화합물12 약제를 1.5kg 수준으로 처리한 후 처리후 7, 12일째 검정하였다. 한편 혼합배양상토가 담긴 350cm2의 사각포트에 화본과 잡초 5종과 광엽잡초 5종을 파종한 후(표 11) 15일간 온실에서 생육시킨 다음, 한국화학연구원에서 수행하는 제초활성검정 온실시험방법(Kim et al., 2005)에 따라 loreclezole과 화합물12 약제를 조제하여 각각 1.1, 1.0kg 수준으로 처리한 후 처리 4일째의 효과를 검정하였다. 표 11에 본 실험에 사용된 잡초종류를 나타내었다.
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그 결과, 바랭이와 어저귀에 대한 화합물12의 토양처리 효과는 전혀 관찰되지 않았다(도 5).
한편 경엽처리 활성의 경우, loreclezole에서는 도꼬마리를 제외한 다른 잡초에서 잎이 신속히 괴사하는 burning effect 증상으로 보이면서 제초활성을 나타내었지만 화합물12는 제초활성(약해)이 전혀 나타나지 않아 실내실험시 좀개구리밥에 대한 활성반응과 동일한 경향을 나타내었다(표 12). 표 12에 Lorecrezole과 화합물12의 온실 경엽처리에 의한 제초활성을 나타내었다. 즉 화합물12는 loreclezole에 비해 고등식물에 대한 약해가 낮아짐(안정성이 높아짐)을 확인할 수 있었다.
Figure PCTKR2022019352-appb-img-000020
실시예 8. 화합물14와 화합물12의 작물안전성
Loreclezole 유도체들 중에서 선발된 화합물14와 화합물12가 스마트 농장 또는 도시농업, 기타 생태전시 수족관 등에 살조제로 활용되려면 해당 작물 또는 식물 등에 약해가 없어야 한다. 본 실험에서는 화합물14와 화합물12가 몇 가지 작물의 생장에 미치는 영향을 생장파우치(growth pouch) 또는 수경재배 조건에서 조사해 보았다.
생장파우치(growth pouch)를 이용한 평가는 아래와 같이 진행하였다. 기본 용액으로서 수돗물을 이용하여 2x mDM 배지를 조제한 다음, 이를 이용하여 시험 화합물에 대해 2.5-40 ppm 농도로 시험용액을 제조하였다. Growth pouch (140 x 125 mm, Mega International, USA)에 시험용액 15mL씩 3반복을 분주한 후, 최아시킨 벼(추청벼) 7개체, 토마토 (품종: 서광, 흥농상사, 한국) 10립, 고추(품종: 향촌, 팜한농, 한국) 10립씩을 치상한 다음 습도조절된 리빙박스에 넣고 증발을 최소화시키기 위해 덮개를 씌워 식물생육실(26-27℃, 14시간 광주기, 100 μmol m-2 s-1 광도)에 12-13일간 배양하였다. 그 후 길이, 생체중, 건물중 등을 측정하여 생육상태를 조사하였다.
수경재배를 통한 평가의 경우, 기본 용액으로서 수돗물을 이용하여 2x mDM 배지를 조제한 다음, 이를 이용하여 시험 화합물에 대해 2.5-40 ppm 농도로 시험용액을 제조하였다. 투명 플라스틱 원형컵(직경: 상 52 mm - 하 36 mm, 높이 60 mm, Sang Ji, Korea)에 시험용액 50mL 분주 후, 미리 키워놓은 고추 유묘(1-2본엽 출현)를 수돗물로 세척한 후 2개체씩 치상하였다. 2일간 식물생육실에 두었다가 온실로(26-27℃, 10시간 광주기, 자연광도) 이동한 후 그 안에서 12-13일간 수경재배하였다. 초기 약제투입후 7일째에 동일 농도의 시험용액 30 mL를 추가 공급하였고 재배하는 동안의 수분증발량은 수시로 수돗물 또는 2x mDM로 보정해 주었다. 재배후 각 처리구의 생육상태는 길이, 생체중, 건물중 등을 측정하여 조사하였다.
(8-1) 화합물14와 화합물12가 벼 생장에 미치는 효과 (Growth pouch test)
화합물14와 화합물12를 벼에 처리한 후 지상부 신초와 뿌리의 길이, 생체중, 건물중을 조사한 결과 두 약제 모두 대조군과 차이가 거의 없어서 약해가 전혀 나타나지 않는 것으로 확인되었다(도 6).
(8-2) 화합물14와 화합물12가 토마토 생장에 미치는 효과 (Growth pouch test)
화합물14와 화합물12를 토마토에 처리한 후 지상부 신초와 뿌리의 길이, 생체중, 건물중을 조사한 결과 두 약제 모두 대조군과 차이가 거의 없어서 약해가 전혀 나타나지 않는 것으로 확인되었다(도 7).
(8-3) 화합물14와 화합물12가 고추 생장에 미치는 효과 (Growth pouch test)
화합물14와 화합물12를 고추에 처리한 후 지상부 신초와 뿌리의 길이, 생체중, 건물중을 조사한 결과 두 약제 모두 대조군과 차이가 거의 없어서 약해가 전혀 나타나지 않는 것으로 확인되었다(도 8).
(8-4) 화합물14와 화합물12가 수경재배 고추 생장에 미치는 효과 (온실 수경재배)
수경재배 고추에 화합물14와 화합물12를 처리한 후 지상부 신초와 뿌리의 길이, 생체중, 건물중을 조사한 결과, 두 약제 모두 대조군과 차이가 거의 없어서 약해가 전혀 나타나지 않는 것으로 확인되었다(도 9).

Claims (6)

  1. 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 이의 이성질체, 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염이 활성 성분으로 포함된 조류(algae)의 살조제 조성물.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2022019352-appb-img-000021
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2022019352-appb-img-000022
    상기 화학식 1과 2에서,
    R1은 수소, 할로겐, 시아노, C1-C10 알킬, C3-C20 시클로알킬, C2-C10 알케닐, C1-C10 할로알킬, C1-C10 알콕시, C2-C7 알데히드알킬, 모노(C1-C10 알킬)아민, 다이(C1-C10 알킬)아민, C1-C10 알킬티오, 치환 또는 비치환된 C6-C15 아릴 및 치환 또는 비치환된 C6-C15 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환된 아릴 또는 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 할로겐으로 치환되며;
    또는 R1은 화학식 1 또는 2의 페닐과 함께 나프탈렌을 형성할 수 있으며;
    R2는 수소, C1-C10 알킬, C3-C20 시클로알킬, C2-C10 알케닐, C6-C15 아릴, O, N 및 S 중에서 선택된 헤테로원자가 1 내지 4개 포함된 5원 내지 7원의 헤테로시클로알킬, 및 O, N 및 S 중에서 선택된 헤테로원자가 1 내지 4개 포함된 치환 또는 비치환된 C4-C20 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환된 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 벤질 또는 페닐로 치환되며;
    X는 할로겐이며; 및
    m은 치환기 R1의 개수로서 0 내지 5의 정수; 이다.
  2. 제 1항에 있어서,
    R1은 할로겐, 또는 치환 또는 비치환된 페닐이고,
    상기 치환된 페닐은 고리 내 1 내지 3개의 수소가 할로겐으로 치환되며;
    R2는 트리아졸 또는 테트라졸이며;
    X는 할로겐이며;
    m은 치환기 R1의 개수로서 1 내지 2의 정수; 인 화학식 1, 2로 표시되는 화합물 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염이 활성 성분으로 포함된 살조제 조성물.
  3. 제 1항에 있어서,
    로레클레졸(loreclezole) 또는 이의 염산염이 활성 성분으로 포함된 살조제 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 조류(algae)는 노듈라리아(Nodularia), 노스탁(Nostoc), 닛즈키아(Nitzschia), 라피도셀리스(Raphidocelis), 마이크로스포라(Microspora), 마이크로시스티스(Microcystis), 멜로시라(Mellosira), 보트리오코쿠스(Botryococcus), 세네데스무스(Scenedesmus), 스테파노디스커스(Stephanodiscus), 스티코코쿠스(Stichococcus), 스피로기라(Spirogyra), 스피룰리나(Spirulina), 시네드라(Synedra), 싸이클로텔라(Cyclotella), 쎄라티움(Ceratium), 아나베나(Anabaena), 아카쉬우(Akashiwo), 아파니조메논(Aphanizomenon), 안키스트로데스무스(Ankistrodesmus), 알렉산드리움(Alexandrium), 애스터리오넬라(Asterionella), 오실라토리아(Oscillatoria), 올라코세리아(Aulacoseira), 유도니아(Eudonia), 짐노디니움(Gymnodinium), 코클로디늄(Cochlodinium), 크립토모나스(Cryptomonas), 클라미도모나스(Chlamydomonas), 클로렐라(Chlorella), 클로스테리룸(Closterium), 페디아스트럼(Pediastrum), 페리디니움 (Peridinium), 포르미디움(Phormidium), 포미디움(Phomidium) 및 프라질라리아(Fragilaria) 속의 조류에서 선택되는 것을 특징으로 하는 살조제 조성물.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 조류는 Alexandrium spp., Aphanizomenon flos-aquae, Chlorella vulgaris, Chlorella sorokiniana, Cochlodinium polykrikoides, Dolichospermum circinale (Anabaena circinalis), Gymnodinium spp., Microcystis aeruginosa, Microcystis viridis, Nitzschia spp, Nostoc paludosum, Oscillatoria spp., Raphidocelis subcapitata, Scenedesmus spp., Stephanodiscus hanzschii 중에서 선택되는 것을 특징으로 하는 살조제 조성물.
  6. 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 화합물 또는 이의 이성질체, 또는 농약학적으로 허용 가능한 이의 염.
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2022019352-appb-img-000023
    [화학식 2]
    Figure PCTKR2022019352-appb-img-000024
    상기 화학식 1과 2에서,
    R1은 할로겐, C2-C10 알케닐, C2-C7 알데히드알킬, 모노(C1-C10 알킬)아민, 다이(C1-C10 알킬)아민, C1-C10 알킬티오, 치환 또는 비치환된 C3-C20 시클로알킬, 치환 또는 비치환된 C6-C15 아릴(단, 페닐의 경우 para- 치환은 제외) 및 치환 또는 비치환된 C6-C15 헤테로아릴로 이루어진 군으로부터 선택되고,
    상기 치환된 아릴 또는 헤테로아릴은 고리 내 하나 이상의 수소가 할로겐으로 치환되며;
    R2는 치환 또는 비치환된 트리아졸 또는 치환 또는 비치환된 테트라졸이고,
    상기 치환된 트리아졸은 고리 내 하나 이상의 수소가 독립적으로 할로겐, C1-C6알킬, 할로 C1-C6알킬, C1-C6알콕시, 할로 C1-C6알콕시, 페닐 또는 벤질로 치환되고,
    상기 치환된 테트라졸은 고리 내 하나 이상의 수소가 독립적으로 할로겐, C1-C6알킬, C1-C6알콕시, 할로 C1-C6알콕시, 페닐 또는 벤질로 치환되며;
    X는 할로겐이며; 및
    m은 치환기 R1의 개수로서 0 내지 5의 정수; 이다.
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