MCPA

MCPA
이 기사는 제초제에 관한 것이다. 리치씨에서 발견된 독소는 메틸렌 사이클로프로필 아세트산을 참조한다.
MCPA
Structural formula of MCPA
Ball-and-stick model of the MCPA molecule
이름
선호 IUPAC 이름
(4-클로로-2-메틸페녹시)아세트산
기타 이름
2-(4-클로로-2-메틸페녹시)아세트산
4-클로로오톨록시아세트산
MCPA
식별자
3D 모델(JSmol)
체비
켐벨
켐스파이더
ECHA InfoCard 100.002.146 Edit this at Wikidata
케그
펍켐 CID
유니
  • InChi=1S/C9H9ClO3/c1-6-4-7(10)2-8(6)13-5-9(11)12/h2-4H,5H2,1H3,(H,11,12) 수표Y
    키: WHKUVPPKQRBV-UHFFFAOYSA-N 수표Y
  • InChi=1/C9H9ClO3/c1-6-4-7(10)2-3-8(6)13-5-9(11)12/h2-4H,5H2,1H3,(H,11,12)
    키: WHKUVPPKQRBV-UHFFFAOYAG
  • Cl-C1=CC(=O)O(C)=C1
특성.
C9H9CLO3
어금질량 200.62 g·190−1
외관 흰색에서 연한 갈색 솔리드
밀도 1.18-1.21g/cm3
녹는점 114 ~ 118 °C(237 ~ 244 °F, 387 ~ 391 K)
825 mg/L(23°C),[1]
아민 소금: 866 g/L
에스테르: 5 mg/L
위험
안전 데이터 시트(SDS) 외부 MSDS
달리 명시된 경우를 제외하고, 표준 상태(25°C [77°F], 100 kPa)의 재료에 대한 데이터가 제공된다.
Infobox 참조 자료

MCPA(2-메틸-4-클로로페녹시아세트산)는 강력하고 선택적이며 널리 사용되는 페녹시 제초제다. 순수한 화합물은 갈색의 가루다. MCPA는 1945년 이후 주로 목초지와 곡물 작물 분야에서 성장 조절자로서 넓은 잎 잡초를 통제하기 위해 농업에서 광범위하게 사용되어 왔다. MCPA의 작용 방식은 식물에서 자연적으로 존재하는 성장호르몬인 보조제로 되어 있다. MCPA의 과다복용은 제초제 역할을 하며 비정상적인 성장을 초래한다.[2][3]

역사

1936년 ICI 얄로트 힐 연구소에서 밀이나 귀리 같은 농작물을 해치지 않고 잡초를 죽이는 방법을 구체적으로 찾아 식물 성장에 미치는 보조제의 영향에 대한 조사가 시작되었다. 윌리엄 템플맨은 자연적으로 발생하는 보조인 인도레-3-아세트산(IAA)을 고농도로 사용했을 때, 식물 성장을 멈출 수 있다는 것을 발견했다. 1940년에, 그는 IAA가 곡물 밭의 넓은 잎 식물들을 죽였다는 그의 발견을 발표했다.[4][5] 템플맨과 ICI 그룹은 잡초의 성장을 억제하면서 곡물 작물의 생장에 악영향을 미치지 않으면서 IAA나 1-나프탈렌아세트산보다 선택적 활성도가 비슷하거나 더 큰 화합물을 찾고 있었다. 그들은 해당 페놀에서 MCPA를 클로로아세트산에 노출시켜 다음과 같은 간단한 대체 반응으로 희석 베이스로 합성했다.[6]

2-메틸-4-클로로페놀 + CLCCOH22 + 베이스 → MCPA + 베이스 ·HCl (수소염소산)

1941년 말까지 템플만 그룹에게는 MCPA가 가장 활동적인 화합물 중 하나라는 것이 분명했지만, 2,4-D를 포함한 다른 보조 제초제들도 효과가 있었다. 이 작품은 제2차 세계 대전 중에 일어났으며 다발적 발견 사례였다. 영국과 미국에서 네 개의 그룹이 독립적으로 일했다: ICI 팀; Philiphilip S. 영국 Rothamsted Research의 Nutman과 동료; Franklin D. 존스와 미국 화학 페인트 회사의 동료들, 그리고 에즈라 크라우스, 존 W. 미첼, 시카고 대학과 미국 농무부의 동료들. ICI는 1941년 4월 7일 영국에서 MCPA와 2,4-D 둘 다와 관련된 신청서를 제출했지만, 4개 그룹 모두 전시 비밀법의 적용을 받았으며, 통상적인 출판 및 특허 공개 절차를 따르지 않았다. 1942년 12월, 농림부에서 열린 회의에 이어 로탐스테드와 ICI 노동자들은 자원을 공동화했고, 뉴트먼은 ICI 노력에 동참하기 위해 제알롯 언덕으로 이동했다.[5] 이 제초제 그룹에 대한 첫 번째 출판물은 원래 발명가가 아닌 다른 노동자에 의해 출판되었다. 발견 사건의 정확한 순서가 논의되었다.[7] MCPA는 1945년 슬레이드, 템플만, 젝스턴에 의해 공개된 과학 문헌에 처음 보고되었다.[8] ICI의 MCPA 상용화 결정(예를 들어, 2,4-D가 아닌)은 ICI가 2-메틸-4-클로로페놀에 접근할 수 있다는 사실에 영향을 받았으며, 광범위한 현장 실험을 거쳐 1946년 영국 농부들에게 1%의 먼지로 처음 사용 가능하게 되었다.[5]

행동 방식

MCPA는 식물성장호르몬인 오스틴의 작용을 모방하여 작용하는데, 이는 조절되지 않은 성장을 초래하고 결국 주로 다이코틸돈인 취약한 식물에서 사망하게 된다.[3] 잎을 통해 흡수되어 식물의 메리스템으로 번역된다. 통제되지 않고 지속할 수 없는 성장이 뒤따르면서 줄기가 곱슬곱슬해지고 잎이 시들며 결국 식물의 죽음을 초래했다.

상업용

미국 지질조사국(US Geological Survey)의 미국 MCPA 사용 추정치, 1992년~2017년

MCPA는 일반적으로 소금 또는 에스테르화 형태로 제초제로 사용된다. 따라서, 그것은 곡물 작물과 목초지에서 엉겅퀴와 독을 포함한 넓은 잎의 잡초를 통제한다. 잎이 넓은 식물에 선택적이며, 낙엽수가 대부분 포함된다. 클로버는 중간 수준의 애플리케이션 수준에서 내성이 있다. 그것은 현재 미국에서 제한적 사용 농약으로 분류되고 있다. 그 사용은 1992년부터 일관된 사용을 보여주는 미국 지질 조사소에 의해 지도화되었으며, 최근 10년 동안 감소된 수치인 2017년까지 약간의 감소세를 보였다. 그 화합물은 현재 거의 밀에만 사용된다.[9]

그것의 독성과 생물분해성은 현재 연구의 주제들이다. 제조사는 한 가지 제제를 "주로 태평양 북서부에서 사용하기 위해 가능한 가장 안전한 페녹시 제품을 필요로 하는 특정 시장을 위해 설계"라고 설명한다.[10] 극독성은 아니지만 MCPA가 금속 이온으로 콤플렉스를 형성해 생체이용률을 높일 수 있다고 판단,[12] 이를 활용하기 위한 작업도 진행 중이다.[11][13]

화학적 용법

MCPA는 저렴하기 때문에 다양한 화학적 용도에 사용된다. 그것의 카르복실산 그룹은 금속으로 결합 복합체를 형성할 수 있다(위 참조). 산성 기능성 덕분에 MCPA는 보다 복잡한 파생상품을 위한 다목적 합성 매개체가 된다.[14]

브랜드명

다음 상용 제품은 MCPA를 포함한다.[11]

  • 아그리톡스, 아그록소네, 치프톡스, 추프톡스, 코녹스, 메톡소네, 로녹스, 스퍼지 파워, 티그렉스, 베르도네 엑스트라(영국), 위드 랩, 위드앤' 등의 주제가 있다.Feed, Wead-B-Gone, Zero Bindi & Clover Weader (Aus), Jolt (Aus), BIN-DI (Aus), Maatilan MCPA, K-MCPA, Hedonal, Basagran (Finland) 등.

토양의 열화

MCPA는 미국에서 광범위하게 사용되기 때문에 광범위하게 분산된 MCPA와 그 생물학적 및 광화학 대사물은 환경적으로 위험한 것으로 간주될 수 있다. 그러나, 현재의 연구는 토양에서 분해되는 MCPA의 저항은 없다는 것을 보여준다.

토양에서의 행동

MCPA 제초제는 보통 토양 표면에 뿌려지고 그 물 용액에 잎을 심으며, 때로는 계면활성제를 첨가하기도 한다. 토양의 MCPA는 식물 뿌리에 의해 흡수될 수 있고, 잎과 줄기에 phloem으로 번역될 수 있다. 토양에 남아 있는 MCPA 잔류물은 일반적으로 반감기가 24일이다.[15] 그러나 열화율은 온도나 토양수분 등 환경조건에 따라 달라진다.[16] MCPA는 오히려 토양에서 이동성이 높으며 토양 입자에 강하게 흡착되지 않으며 Kf = 0.94, 1/n = 0.68 Freundlich 흡착이 있다.[15][16]

환경위험

제초제로서 MCPA를 광범위하게 사용함으로써 환경적 위험에 대한 우려를 불러일으키기 때문에, 최근 수십 년 동안 MCPA의 환경적 위험을 평가하기 위한 상당한 연구가 이루어지고 있다. MCPA는 포유류와 수생 생물에게는 적당히 독성이 있을 수 있고, 조류에게는 상대적으로 덜 독성이 있다.[17] MCP(4-클로로-2-메틸페놀)는 페녹시 제초제 합성의 중간 물질이며, MCPA 분해의 대사물이다. 1989년 EU에서 총 1만5000t의 MCP가 생산된 것으로 추정돼 수생생물에게 매우 독성이 강한 것으로 평가되고 있다.[18] 그러나 물과 토양에서 검출된 MCPA와 MCP의 농도는 모든 환경 구획의 예측된 무영향 수준보다 낮으며, 낮은 잠재적 위험을 나타내는 것으로 간주된다.[18][19]

MCPA의 카르복실 그룹은 리간드로 금속과 결합 콤플렉스를 형성할 수 있다.[20] 수성 환경의 일반적인 pH 범위에서 MCPA-금속 단지는 금속 이온보다 용해도가 높다. MCPA는 카드뮴과 납과 같은 중금속의 이동성과 생체이용성에 영향을 미침으로써 환경적으로 위험할 수 있다. 산성 기능성 덕분에 MCPA는 보다 복잡한 파생[21] 모델을 위한 다용도 합성 매개체가 됨

-COOH + M+ → -COOM + H+

생물분해

토양에서의 MCPA의 생물분해

MCPA는 식물과 미생물에 의해 토양에서 생물학적으로 분해될 수 있다. MCPA 열화의 주요 대사물은 MCP(4-클로로-2-메틸페놀)이다. 그 통로는 MCP와 아세테이트산을 생성하는 에테르 연결의 갈라진 부분이 될 수 있다. 또 다른 방법은 클로시포낙(4-Cloro-2-hydroxymethylphylphyoxyacetic acid)을 생성하는 메틸 그룹의 히드록시화일 수 있다. 최근 연구는 MCPA의 생물학적 저하가 토양 미생물의 tfdA 유전자에 의해 인코딩된 α-케토글루타레이트 의존성 다이옥시제나아제에 의해 효소 촉매로 작용한다는 것을 입증했다. tfdA 유전자를 운반하는 토양 토착세균은 MCPA를 탄소의 유일한 공급원으로 사용할 수 있다.[22][23]

광분해

히드록실산기에 의한 MCPA의 산화
포지티브 홀 h+에 의한 MCPA 산화

또한 MCPA는 광화학적으로 저하될 수 있다. 주 중간의 MCP 형성을 위해 두 가지 계획 경로를 제안할 수 있다. 한 가지 계획은 히드록실 래디컬에 의한 MCPA 산화 •OH이다. 히드록실 래디컬이 링 위에 추가되고 이어 에테르 탄소로 급진전된다. 산소가 존재하는 상태에서 히드록실 라디칼의 첨가는 에테르 링크의 갈라짐을 주도하여 MCP를 산출한다. 또 다른 방법은 양성 전자 구멍 h+에 의한 MCPA 산화다. positive h홀 h+ polarize carboxyl group, CH2-COOH bonde를 분할하여 4-cloro-2-methylphylformate를 생산한다. 산소의 존재와 함께, positive hole h+ 산화 작용은 마침내 MCP도 산출한다.[21]

참조

  1. ^ Gimeno, Olga; Plucinski, Pawel; Kolaczkowski, Stan T.; Rivas, Francisco J.; Alvarez, Pedro M. (2003). "Removal of the Herbicide MCPA by Commercial Activated Carbons: Equilibrium, Kinetics, and Reversibility". Industrial & Engineering Chemistry Research. 42 (5): 1076–1086. doi:10.1021/ie020424x.
  2. ^ Reade, J., Cobb, A. H. (2002). Herbicides: Modes of action and metabolism. Weed management handbook. pp. 157–158.
  3. ^ a b Grossmann, K. (2010). "Auxin herbicides: current status of mechanism and mode of action". Pest Management Science. 66 (2): 2033–2043. doi:10.1002/ps.1860. PMID 19823992.
  4. ^ Templeman, W. G.; Marmoy, C. J. (November 1940). "The effect upon the growth of plants of watering with solutions of plant-growth substances and of seed dressings containing these materials". Annals of Applied Biology. 27 (4): 453–471. doi:10.1111/j.1744-7348.1940.tb07517.x.
  5. ^ a b c Allen, H.P.; et al. (1978). "Chapter 5: Selective herbicides". In Peacock, F.C. (ed.). Jealott's Hill: Fifty years of Agricultural Research 1928-1978. Imperial Chemical Industries Ltd. pp. 35–41. ISBN 0901747017.
  6. ^ W.G. Templeman; W.A. Sexton (1946). "The Differential Effect of Synthetic Plant Growth Substances upon Plant Species. I. Seed Germination and Early Growth Responses to α-Naphthylacetic Acid and Compounds of General Formula arylOCHCOO". Proceedings of the Royal Society of London. 133 (872): 300–313. doi:10.1098/rspb.1946.0014. PMID 20994892.
  7. ^ Troyer, James (2001). "In the beginning: the multiple discovery of the first hormone herbicides". Weed Science. 49 (2): 290–297. doi:10.1614/0043-1745(2001)049[0290:ITBTMD]2.0.CO;2.
  8. ^ Slade, R.E.; Templeman, W.G.; Sexton, W.A. (1945). "Differential effects of plant growth substances on plant species". Nature. 155: 497–498. doi:10.1038/155497a0. S2CID 46259091.
  9. ^ US Geological Survey (2020-06-18). "Estimated Agricultural Use for MCPA, 2017". Retrieved 2020-09-01.
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  11. ^ a b "MCPA". Extrnsion Toxicology Network. Cornell.
  12. ^ J. Kobylecka; B. Ptaszynski; R. Rogaczewski; A. Turek (2003). "Phenoxyalkanoic acid complexes. Part I. Complexes of lead(II), cadmium(II) and copper(II) with 4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid (MCPA)". Thermochimica Acta. 407 (1–2): 25–31. doi:10.1016/S0040-6031(03)00287-9.
  13. ^ R. Kruszynski; T.J. Bartczak; B. Ptaszynski; A. Turek (2002). "A Novel Lead- bis (4-Chloro-2-Methylphenoxy)- Acetate Polymeric Complex". Journal of Coordination Chemistry. 55 (9): 1079–1089. doi:10.1080/0095897021000010035. S2CID 98738343.
  14. ^ Prasad, Attaluri R.; Ramalingam, Thallapalli; Rao, Adari B.; Diwan, Prakash V.; Sattur, Pralhad B. (1989). "Synthesis and biological evaluation of 3-aryloxyalkyl-6-aryl-7H-s-triazolo[3,4-b][1,3,4]thiadiazines". European Journal of Medicinal Chemistry. 25 (2): 199–201. doi:10.1016/0223-5234(89)90116-5.
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  17. ^ "Ecotoxicology of MCPA". Pesticide Properties DataBase. University of Hertfordshire. Retrieved 2016-10-17.
  18. ^ a b UNEP 간행물, OECD SIDS, 4-클로로-2-메틸페놀. http://www.inchem.org/documents/sids/sids/1570645.pdf
  19. ^ 식수 품질에 대한 지침, 2차 개정판. 제2권. 건강 기준 및 기타 지원 정보. 1996년 제네바 세계보건기구
  20. ^ Bala, Tanushree; Prasad, B. L. V.; Sastry, Murali; Kahaly, Mousumi Upadhyay; Waghmare, Umesh V. (2007-07-19). "Interaction of different metal ions with carboxylic acid group: a quantitative study". The Journal of Physical Chemistry A. 111 (28): 6183–6190. Bibcode:2007JPCA..111.6183B. doi:10.1021/jp067906x. ISSN 1089-5639. PMID 17585841.
  21. ^ a b Zertal, A.; Molnár-Gábor, D.; Malouki, M.A.; Sehili, T.; Boule, P. (2004-05-01). "Photocatalytic transformation of 4-chloro-2-methylphenoxyacetic acid (MCPA) on several kinds of TiO2". Applied Catalysis B: Environmental. 49 (2): 83–89. doi:10.1016/j.apcatb.2003.11.015. ISSN 0926-3373.
  22. ^ Bælum, Jacob; Nicolaisen, Mette H.; Holben, William E.; Strobel, Bjarne W.; Sørensen, Jan; Jacobsen, Carsten S. (2008-03-20). "Direct analysis of tfdA gene expression by indigenous bacteria in phenoxy acid amended agricultural soil". The ISME Journal. 2 (6): 677–687. doi:10.1038/ismej.2008.21. ISSN 1751-7362. PMID 18356824.
  23. ^ Nielsen, Morten S.; Bælum, Jacob; Jensen, Malene B.; Jacobsen, Carsten S. (2011-05-01). "Mineralization of the herbicide MCPA in urban soils is linked to presence and growth of class III tfdA genes". Soil Biology and Biochemistry. 43 (5): 984–990. doi:10.1016/j.soilbio.2011.01.014.

외부 링크

  • 농약 특성 데이터 베이스(PPDB)의 MCPA