KR850001920B1 - O-알킬 s,s-디알킬 포스포로 디티오 에이트의 제조방법 - Google Patents
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Abstract
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Description
본 발명은 살충제로서 유용한 일반식(I)의 O-알킬 S,S-디알킬포스포로디티오에이트의 제조방법에 관한 것이다.
상기식에서,
R은 탄소수 4내지 8의 α-측쇄의 알킬 그룹 또는 탄소수 5내지 8의 사이클로알킬그룹이며 바람직하게는 2급-부틸, 3급-부틸 또는 3급-펜틸이고,
R1은 탄소수 1내지 8의 직쇄 또는 측쇄의 알킬그룹, 또는 R과 동일 또는 상이한 탄소수 5내지 8의 사이클로알킬이며,
R2는 탄소수 1내지 4의 직쇄 또는 측쇄의 알킬그룹이며 바람직하게는 에틸이다.
본 발명은 살충제, 특히 선충, 곤충 및 진드기류 억제용 살충제에 관한 것이다. 본 발명의 화합물은 S-알킬그룹중 하나 또는 둘 모두다 α-측쇄의 알킬 그룹인 O-알킬 S,S-디알킬 포스포로디티오에이트이다.
본 발명의 화합물은 토양에 혼입될때 높은 수준의 살충제 및 살선충제 활성, 낮은 식물독성 및 현저한 잔류활성을 나타낸다. 미합중국 특허 제3,112,244호에는 X가 산소 또는 황이며, 각각의 R이 저급알킬 그룹인 하기 일반식의 포스포로 디티오에이트가 기술되어 있으나 R1이 α-측쇄이거나 두개의 R1그룹이 서로 상이한 화합물은 기술되어 있지 않다.
상기 특허의 화합물은 토양살충제로서 및 선충 억제용으로 사용하지만 토양에 혼입될때 높은 식물독성 및 낮은 잔류활성을 나타낸다.
선충 및 토양곤충을 억제하기 위해서는 전 성장기를 통해 활성을 보유하며 최소의 식물독성 또는 기타 식물억제 효과를 갖는 화합물이 필요하다. 본 발명은 정상적인 사용농도에서 어떤 식물독성 효과가 거의 없으면서 실질적으로 개선된 잔류활성을 갖는 일반식(I)의 α-측쇄의 화합물을 제공한다.
본 명세서에서 사용된 "α-측쇄의"란 용어는 치환체 R 및 임의의 치환체 R1에 있어서 측쇄반응이 황원자에 부착된 탄소원자상에서 일어남을 의미한다.
다음 일반식(I)의 화합물은 본 발명의 범주를 예시한다.
본 발명의 화합물은 다음 반응에 따라 S-알킬포스포로티오익 디클로라이드(II)를 알칸올과 반응시켜 O-알킬 S-알킬 포스포로티오익 클로라이드(III)를 제조한 다음(반응 및 출발물질은 본 명세서에서 참고로 인용한 미합중국 특허 제4,056,581호에 기술된 것과 유사하다), 다음 반응에 따라 일반식(III)의 화합물을 알칸티올의 알카리 금속염 또는 알카리 토금속염과 반응시켜 본 발명의 화합물을 제조함으로써 제조한다.
상기 반응에서 R이 3급일때 가하는 순서가 중요하다; R이 3급 알킬그룹이고, R1과 상이할 경우에는 R1을 분자에 먼저 가해야 한다.
R 및 R1이 동일한 본 발명의 화합물은 알킨티올의 알카리 또는 알카리 토금속 염 2몰 당량과 0-알킬 포스포릭 디클로라이드 1몰 당량을 함께 반응시킴으로써 적절히 제조할 수 있다.
본 발명의 화합물을 제조하는 또 하나의 방법은 알칸설페닐 클로라이드를 디알킬 클로로포스파이트와 반응시켜 일반식(III)의 화합물을 제조한 다음(참조 : K.A.Petrov등, Zh. Obsheh. Khim 26, 3381-4, 1956), 전술한 바와같이 일반식(III)의 화합물을 알칸티올과 반응시키는 방법이다.
다음 실시예는 본 발명의 화합물을 제조하는 방법을 예시한다.
[실시예 1]
O-에틸 S-2급-부틸 S-3급-부틸 포스포로디티오에이트의 합성
300ml의 톨루엔중의 90.2g(1.0몰)의 1-메틸-1-프로판티올의 용액에 -3℃내지 7℃를 유지하면서 1시간에 걸쳐 148g(1.1몰)의 설푸릴 클로라이드를 적가한다. 이 혼합물에 -3℃에서 60g(1.0몰)의 빙초산을 한번에 가한다. 다음에 -3내지 6℃에서 1시간에 걸쳐 137.3g(1.0몰)의 포스포러스 트리클로라이드를 적가한다. 그후 반응 혼합물을 실온에서 약 16시간동안 교반한다. 3ml의 설푸릴 클로라이드를 가한후에 회전증발기를 사용하여 진공하에서 용매를 제거한다. 잔류하는 갈색오일을 진공 증류하면, 비점75℃/1.8mmHg의 S-2급-부틸 포스포로티오익 디클로라이드 168.9g이 수득된다.
빙냉염 수욕으로 냉각시킨 100ml의 톨루엔중의 20.7g(0.01몰)의 S-2급-부틸 포스포로티오익 디클로라이드의 용액에 6.9g(0.15몰)의 에탄올을 적가하고 이어서 7.9g(0.10몰)의 피리딘을 적가한다. 혼합물을 실온에서 1시간동안 교반한다. 피리딘 하이드로클로라이드를 여과 제거하고 회전증발기를 사용하여 진공하에 용매를 제거한다. 잔류하는 무색 오일을 진공 증류하면, 비점 68내지 76℃/0.5mmHg의 O-에틸 S-2급-부틸 포스포로 티오익 클로라이드 16.75g이 수득된다.
50ml의 무수테트라하이드로푸란 중의 1.2g(0.05몰)의 나트륨 하이드라이드의 현탁액에 4.5g(0.05몰)의 2-메틸-2-프로판올을 질소 대기하에 적가한다. 이 혼합물을 약 64시간동안 교반한다. 반응 혼합물에 10.8g(0.05몰)에 에틸 S-2급-포스포로티오익 클로라이드를 적가한다. 약 24시간동안 계속하여 교반한다. 회전증발기를 사용하여 진공하에서 용매를 제거한다. 톨루엔(100ml) 및 에탄올(5ml)을 잔사에 가한다. 이 용액을 50ml씩의 물로 3회 세척하고 무수황산 나트륨으로 건조시킨다음 여과하고 용매를 제거하면 잔사로서 황색 오일이 수득된다. 황색오일을 진공하에 증류하면 비점 87내지 89℃/0.02mmg의 O-에틸 S-2급-부틸 S-3급-부틸 포스포로디티오에이트 8.75g이 수득된다. 이 생성물의 프로톤 및 31pnmr스펙트럼은 주어진 구조와 일치했다.
[실시예 2]
O-에틸 S,S-디-3급-펜틸 포스포로디티오에이트의 합성
50ml의 무수 테트라하이드로푸란 중의 2.4g(0.1몰)의 나트륨 하이드라이드의 현탁액에 10.2g(0.1몰)의 2-메틸-2-부탄티올을 냉각시키면서 적가한다. 혼합물을 실온에서 약 16시간동안 교반한다. 빙수욕에서 반응 혼합물을 냉각시킨후에 8.2g(0.05몰)의 O-에틸 포스포릭 디클로라이드를 한번에 가한다. 이것을 실온에서 3시간 동안 교반한후에 150ml의 톨루엔을 가한다. 반응 혼합물을 50ml의 물, 5%수산화나트륨 수용액으로 2회 및 물로 2회 계속하여 세척한다. 반응혼합물을 무수황산 나트륨으로 건조시킨다음 회전증발기를 사용하여 진공하에 용매를 제거한다. 잔류하는 액체를 50℃에서고진동(0.1mmHg)하에 2시간 동안 두면 O-에틸 S,S-디-3급-펜틸 포스포로디티오에이트의 잔사가 수득된다. 프로톤 및 31pnmr스펙트럼은 주어진 구조와 일치해다.
본 발명의 화합물은 선층을 억제하는 것 외에도 옥수수 근생충과 같은 토양곤충과 진디물 및 진드기를 포함하여 식물의 지상부위에서 풀을 뜯어먹는 곤충도 억제한다. 선충 및 옥수수 근생층을 억제하기 위해 본 발명의 화합물은 작물이 심겨진 토양이나 작물을 심을 토양에 또는 식물의 뿌리에 시용 또는 혼입하는 것이 유리하다. 이렇게 시용된 화합물은 뿌리에서 흡수되어 식물의 지상부위로 이전되어 잎을 먹는 해충에 대한 살충제 및 살선충제 활성을 나타낸다. 식물의 지상부위를 공격하는 해충만을 억제하는 것이 바람직할 경우, 화합물을 식물의 지상부위에 사용하는 것이 적절하다.
화합물은 일반적으로 실제 농도로 시용하는 것이 아니라 전형적으로 그 자체로 시용할 수 있는 제형으로서 시용하거나 시용하기 위해 추가로 희석한다. 대표적인 제형으로는 활성성분이 하나이상의 농업적으로 허용되는 보조제, 담체 또는 증량제와 함께, 바람직하게는 계면 활성제 및 임의로 기타의 활성성분과 함께 배합된 조성물이 있다. 적당한 제형에는 입제, 분재 또는 액제가 포함되며, 해충의 형태 및 감염된 특정 장소에 존재하는 환경적 인자에 따라 선택한다. 따라서 화합물은 여러가지 크기의 입제, 분제, 수화제, 유화 농축제, 용액제, 분산제, 조정방출성 조성물 등으로서 제형화할 수 있다. 전형적인 제형은 사용된 특별한 시약, 사용된 첨가제 및 담체, 기타의 활성성분 및 바람직한 시용방법에 따라 활성성분의 농도를 광범위하게 변화시킬 수 있다.
이러한 인자들을 고려하여, 전형적인 제형의 활성성분은 예를들면 제형중 약 0.01%내지 95%, 바람직하게는 0.1%내지 90%의 농도로 존재하며, 제형중 나머지 부분은 농업적으로 허용되는 담체, 희석제, 보조제 및 기타의 적당한 활성성분으로 이루어질 수 있다. 적합한 계면활성제는 제형에 사용시 여러가지의 농도, 적절하게는 제형의 1내지 30중량%의 범위로 존재할 수 있다.
제형은 그대로 사용하거나, 활성성분의 분산을 촉진시키는데 적당한 희석제 또는 담체를 사용하여 원하는 사용희석도로 희석하여 사용할 수 있다. 희석 사용할 경우 활성성분의 적당한 농도는 0.005%내지 10중량%, 더욱 바람직하게는 0.01내지 약 10중량% 일 수 있다.
본 분야에 공지된 형태의 여러가지의 분무성, 살포성 및 조정 또는 서방성 조성물은 본 분야에 공지되거나 명백한 조성물에 본 발명의 화합물 또는 살충제 화합물을 대치시키거나 첨가함으로서 사용할 수 있다.
본 발명의 살충제 화합물은 살선충제, 살충제, 살비제, 살진균제, 식물조절제, 제초제, 비료등을 포함하여 기타의 적합한 활성 작용물과 함께 제형화하거나 시용할 수 있다.
이들 화합물은 단독으로 또는 기타의 농약과 함께 시용할 경우 유효한 살충제 량의 활성성분을 시용해야 한다. 시용율은 화합물, 시용방법, 보호되는 식물의 종, 식수 밀도 및 기타의 유사인자의 선택에 따라 광범위하게 변화시킬 수 있는 반면, 농작물에 대한 적당한 시용율은 0.005내지 3kg/ha바람직하게는 0.01내지 1kg/ha의 범위이다.
본 발명의 화합물을 하기와 같이 살충제 활성에 대하여 실험했다.
국소 시용 실험
실험화합물을 아세톤에 용해시키고 생성된 용액을 물로 희석하여 μl당 200내지 5000mg을 함유하는 실험 용액을 제조한다. 실험 애벌레 각각에 대해 배부 흉곽의 2번째 또는 3번째 체절에 1μl를 시용한다. 24시간후에 실험 화합물로 인한 곤충의 독성 효과를 관찰한다. 곤충이 더이상 바로 설수 없고 정위 패턴으로 움직일 수 없을 경우에 그 곤충은 죽은 것으로 간주한다. 멕시칸 빈 비틀(Mexican bean beetle), 밀코위드 벅(Milkweed bug), 사우든 아미웜(Southern armyworm) 및 사우든 콘 루트윔(southern Corn Rootworm)에 대하여 실험화합물의 사망율 퍼센트가 표 1에 나타나 있다.
잎시용 실험
실험화합물을 0.25%옥틸펜옥시폴리에톡시에탄올을 함유하는 5내지 10ml의 아세톤에 용해시킨다. 이 용액을 90%의 물, 9.75%의 아세톤 및 0.25%의 옥틸펜옥시 폴리에톡시 에탄올의 용액중에 분산시키면 1250ppm(w/w)의 활성성분을 함유하는 용액이 제조된다. 어떤 경우에는 이용액의 분액을 적당한 량의 물로 희석하여 여러가지 농도의 활성성분을 함유하는 용액으로 만든다. 실험 유기체 및 방법은 하기와 같다 : 완두수염 진딧물(Acyrthosiphonpisum〔Harris〕)에 대한 활성은 진딧물 성충으로 감염되기전에 잠두식물의 잎에 분무하여 잠두식물에 대하여 평가한다. 두점박이용애(Tetranychus urticae〔koch〕에 대한 활성은 진드기 성충으로 감염된 후에 얼룩덜룩한 강남콩 식물의 잎을 실험용액으로 적시거나 분무하여 강남콩 식물에 대하여 평가한다. 곤충이 실험부위로부터 이탈하는 것을 방지하기 위해 완전 실험 식물이나 절개된 잎을 마개로 막은 종이컵에 주입한다. 검사체를 80℃와 50%상대습도의 보관실로 옮겨 적어도 48시간동안 노출시킨다. 이시간후 죽은 곤충과 산 곤충의 수를 헤아려 사망 퍼센트를 계산한다. 이 실험의 결과가 하기 표 II에 요약되어 있다.
잔류하는 사우든 콘 루트웜을 억제하기 위한 토양 혼입실험
90%의 물, 9.75%의 아세톤 및 0.25%의 옥틸펜옥시 폴리에톡시에탄올을 함유하는 용액 100ml중에 실험화합물 335ppm을 함유하는 실험 화합물의 용액을 원하는 농도가 되게 하는데 충분한 량의 표토와 교반한다. 실험 시료용 용기에 마개를 막아서 원하는 저장기간(14내지 72일)동안 저장한다. 저장기간이 끝나면 각각의 실험 시료를 10마리의 애벌레 및 사료공급물로서 발아용 옥수수의 낟알로 감염시킨다. 다음에 시료를 다시 마개로 막아서 3일동안 저장한다음 사망율 퍼센트를 측정한다.
토양시료는 실험에 따라 변화된다. 어떤 실험에서는 1부의 표토, 1.5부의 모래, 및 1.5부의 풍화한 흑운모를 함유하는 "합성토양"을 사용한다. 다른 실험에서는 여러가지 형태의 표토를 사용한다. 본 실험을 위하여 토양 형태를 구별하기 위한 어떤 시도도 없었다.
본 발명 화합물의 잔류활성이 표 III에 나타나있다. 본 발명 화합물은 옥수수근생충(Corm Rootworm)에 대해 탁월한 잔류 활성을 나타낸다.
선충을 억제하기 위한 토양 혼입 실험 및 식물독성
각 화합물은 제형화된 물질로서 살선충 활성에 대해 실험한다. 사용되는 제형은 하기와 같이 이루어진 표준 5중량%의 분제 제형이다.
활성성분(100%활성 주성분)
96%-아타클레이
25%-고순도의 나트륨 리그노설포이트(100%)
2%-나트륨 알킬 나프탈렌 설포네이트(75%)분말 혼합물을 미세 분발로 분쇄한다.
상기 제형을 다음과 같이 뿌리-혹선충(Meloidogyne incognita)에 대한 활성에 대하여 실험한다 :
선충배양-두개의 커다란 진엽을 가진 토마토 묘목을 증기-멸균시킨 사질 토양을 함유하는 6인치 크기의 점토화분에 이식한다. 이식한지 1주일후에, 충분히 발육된 알덩어리와 함께 선충-감염된 토마토 식물의 상처난 뿌리를 묘목뿌리 주위의 토양중의 3개의 구덩이에 도입한후 토양으로 구멍을 밀폐시킨다. 충분히 발육된 알덩어리가 형성될때까지 식물을 성장시킨다(접종후 6내지 7주).
접종물의 제조-알덩어리를 함유하는 감염된 토마토 뿌리를 흐르는 수도물로 세척하고 단편으로 절단하여 물과 함께 전기 분쇄기 중에서 30초동안 분쇄한다. 분쇄된 뿌리를 섬유 유리 파종상자에 있는 세척된 모래층에 붓는다. 파종상자를 플라스틱 조포로 덮고 온실온도에서 3내지 7일간 유지시켜 약 50%의 애벌레가 부화되게 한다.
뿌리-혹선충 감염된 토양의 제조-상기와 같이 제조한 감염된 토양의 시료는 카베니스 및 젠센의 분밀당 부유 추출법(centrifugal-sugar flotation extraction technique)을 사용하여 선충에 대하여 처리한다〔참고문헌 : Caveness, F.E. and Jensen, H.J., "Modification of the Centrifugal Flotation Technique for the Isolation and Concentration of Nematodes and their Eggs from soil and Plant Tissue", Proc. Helm. Soc., Washington 22,87-89(1955)〕.
선충 및 알을 수집하기 위해 500메쉬의 체를 사용하고 입체현미경하에서 그 수를 측정한다. 알 및 애벌레를 함유하는 충분한 량의 모래를 추가의 증기-멸균된 사질 토양과 혼합하여 토양의 화분(직경 3인치이고 300g의 토양을 함유한다.) 당 800내지 1000개의 뿌리-혹선충 애벌레 및 알이 존재하도록 한다. 선충 감염된 토양의 총필요량에 따라 시멘트 혼합기를 5분간 사용하거나 V-형의 회전 혼합기를 60초간 사용하여 혼합한다.
이렇게 감염시킨 토양은 제조한지 2일 이내에 토양혼합 살선충 연구용으로 사용한다. 살선충 활성을 실험하기 위해 제형화한 화합물을 뿌리-혹선충 감염된 화분 토양에 혼입시켜 2.5내지 25ppm (화합물 중량/토양중량)범위의 여러가지의 시용율로 토양을 처리한다. 어린 토마토 식물을 3인치 크기의 화분중의 이 토양에 심는다. 2주후에 모든 식물의 뿌리를 검사하고 미처리 대조군과 비교하여 평가한다.
대조군의 처리-미처리 대조용 식물은 활성성분으로 처리하는 방법과 동일한 방법으로 처리한다.
뿌리 혹선충에 대한 평가 시스템과 실험 결과가 표(IV)에 나타나있다. 예시한 화합물의 대부분은 토양 혼입 실험에서 높은 수준의 활성을 나타내며 저수준의 식물독성을 나타낸다.
[표Ⅰ]
국소시용 실험
a, MBB=멕시칸 빈 비틀(Epilachna varivestis)
b. 5000ng/곤충
c. 2500ng/곤충(달리 명시하지 않는한)
d. 1250ng/곤충
e. 500ng/곤충(달리 명시하지 않는한)
f. 200ng/곤충
[표 Ⅱ]
잎시용 실험
a. PA=완두수염진딧물(Acyrthosiphon pisum)
b. 500ppm
[표 Ⅲ]
사우든 코루터웜 실험
a. Diabrotica undecempunctata howardi Barber.
b. 20ppm
c. 5ppm
[표 Ⅳ]
뿌리 혹선층 실험
a. Meloidogyne incognita
b. 혹지수 : -4=억제없음, 3=25%억제, 2=50%억제, 1=75%억제, 0.8=80억제, 0.5=90%억제, 0.1-0.4=95-99%억제, 0=완전억제,
c. 식물의 상해평가 : 0=상해없음, 1=약간의 식물독성, 2=중등도의 식물독성, 3=심한 식물독성, 4=식물생존 가망없음.
d. 두결과의 평균치.
Claims (4)
- 일반식(III)의 화합물을 일반식 HSR인 알칸티올의 알카리 금속염 또는 알카리토금속염과 반응시킴을 특징으로 하여, 일반식(I)의 화합물을 제조하는 방법.상기식에서 R은 2급-부틸 또는 3급-부틸이고 ; R1은 프로필, 2급-부틸 또는 3급-부틸이며 ; R2는 탄소수 1내지 4의 알킬그룹이다.
- 제1항에 있어서, R가 2급-부틸이고, R1이 프로필인 방법.
- 제1항에 있어서, R가 3급-부틸이고, R1은 2급-부틸인 방법.
- 제1항에 있어서, R가 2급-부틸이고, R1이 2급-부틸인 방법.
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