페녹시 제초제

Phenoxy herbicide
페녹시아세트산, 이러한 제초제들이 공통적으로 갖고 있는 부분적인 구조

페녹시 제초제(또는 "페녹시")는 상업적으로 중요한 제초제로 개발된 두 종류의 화학물질로, 농업에서 널리 사용되고 있다. 그들은 페녹시아세트산의 부분 구조를 공유한다.

아우진스

가장 먼저 발견된 집단은 성장호르몬인 인도레아세트산(IAA)을 모방하여 행동한다.[1] 잎이 넓은 식물에 살포하면 조절되지 않는 빠른 성장을 유도한다("죽을 때까지 성장"). 따라서 밀이나 옥수수와 같은 단핵종(곡물) 작물에 적용할 경우 넓은 잎의 잡초를 선별적으로 죽임으로써 작물의 영향을 비교적 받지 않게 된다.

  • IAA

  • MCPA

  • 2,4-D

  • 2,4,5-T

1946년에 도입된 이 제초제는 1950년대 중반까지 농업에 널리 사용되었다. 가장 잘 알려진 페녹시 제초제는 (4-클로로-2-메틸페녹시)아세트산(MCPA), 2,4-디클로로페녹시아세트산(2,4-D) 및 2,4,5-트리클로페녹시아세트산(2,4,5-T)이다.[2] 카복실산 옆에 여분의 메틸 그룹이 부착된 이 세 가지 화합물의 아날로그는 이후 메코프로프, 디클로로프로프, 페노프로프로프로프로프로프로프로프로프로프로프로프(fenoprop)로 상용화되었다. 메틸 그룹의 추가는 이러한 분자에 키랄 중심을 생성하며 생물학적 활성은 (2R)-이소체(이클로로프로프용으로 설명됨)에서만 발견된다.[3]

  • 메코프로프

  • (2R)-디클러프로프

  • 페노프로프

  • 2,4-DB

  • MCPB

이 그룹의 다른 멤버로는 각각 2,4-D와 MCPA의 예방제 역할을 하는 4-(2,4-dichlorophenoxy)부티산(2,4-DB)과 4-(4-cloro-2-methylphenoxy)부티산(MCPB)이 있다. 즉, 식물에서 이러한 활성 성분으로 전환된다.[4] 모든 보조 제초제는 염분과 에스테르로 도포되었을 때 활성성을 유지한다. 왜냐하면 이것들은 또한 현장에서 모산을 생산할 수 있기 때문이다.

미국 지질조사국(US Geological Survey)의 2019년 미국 내 2,4-D 사용량 추정

미국 농업에서 제초제의 사용은 미국 지질조사국에 의해 지도화되었다. 가장 최근 수치를 알 수 있는 2019년에는 2,4-D가 보조기 중 가장 많이 사용되었다. 그 다음 가장 많이 도포된 MCPA의 200만 파운드(91만 kg)에 비해 그 해에는 4500만 파운드(2000만 kg)가 살포되었다.[5][6] 현재 2,4-D에 상당하는 다른 보조 장치는 디캄바인데, 2019년 수치는 3,000,000,000 파운드(1,400,000 kg)이었다.[7] 페녹시아세트산이 아닌 벤조산으로 2016년부터 내성을 갖도록 유전적으로 변형된 작물이 재배되면서 사용이 급증했다.[8]

ACCase 억제제

1970년대에 농화학 회사들은 보조기구를 보완할 새로운 제초제를 개발하기 위해 노력하고 있었다. 목화, 콩 등 잎이 넓은 작물에 풀 잡초를 선별적으로 조절할 수 있는 재료를 찾는 것이 목적이었다.

Dicloofop: X = CH1, R = R2 = Cl Clorazifop X = N, R1 = R2 = Cl Fluazifop X = N13, R = CF, R2 = H 할록시팝 X = N, R1 = CF3, R2 = Cl = Cl.

1973년 회흐스트 AG는 새로운 종류의 화합물인 아리록스페녹시프로피온에 대한 특허를 출원했는데, 이는 이러한 선택성을 보여 디클로팝의 상용화로 이어졌다. 그 후, 일본 회사인 이시하라 상요 카이샤(ISK)는 디클로포프의 아릴록시 부분을 같은 두 개의 염소 대체물이 들어 있는 피리딘 링으로 대체한 아날로그 클로로라지팝에서 향상된 생물학적 활동을 발견했다. 이 연구 분야는 매우 경쟁적이 되었고 1977년 ISK, 다우 화학, 임페리얼 화학 산업(ICI)은 모두 피리딘의 염소 원자 중 하나를 대신한 삼불화로메틸(CF3) 그룹이 다른 아날로그 그룹을 커버하는 특허를 출원했다. 이후 ISK와 ICI는 1981년 후실레이드라는 브랜드명으로 지적재산권을 교차 라이선스하고 부틸에스테르로 플루아지팝을 처음 시판했으며 다우는 메틸에스테르로 할록시팝을 시판했다.[9] 이 모든 화합물들은 그것의 OCH(CH3)COOH 그룹과 페닐 링의 파라 위치에 추가적인 산소연계 방향족 그룹을 가지고 있으며, 하나의 클래스로서 그들의 공통적인 fenoxy-penoxy[sic] 특징을 언급하면서 "fops"라고 불린다.[10]

이 제초제군은 식물 아세틸-CoA 카르복실라아제(ACCase)를 억제함으로써 작용하는데, 이는 보조제와는 전혀 다른 작용 메커니즘이다.[11][12] 풀에 대한 선택성은 이들 종에만 존재하는 효소의 플라스티드 등소 형태를 목표로 하기 때문에 발생하며, 넓은 잎의 잡초나 포유류를 포함한 다른 유기체에는 효력이 없다.[13] 에스테르로 응용하면 대상 식물의 신진대사가 제초 작용을 담당하는 모산으로 이어진다.[9][14] 이소머가 보조제로서 디클로로프로프의 활동을 책임지듯이, ACCase 식물에 결합하는 (2R) 입체체라는 것은 우연의 일치다.

페녹사프로프-P-에틸
미국 지질조사국(US Geological Survey)의 2018년 미국 내 플루아지팝 사용량 추정

이 종류의 제초제의 소금과 에스테르는 해당 모산에 대사되는 능력 때문에 활발하다. 예를 들어 페녹사롭-P 에틸은[15] 1989년 바이엘 크롭사이언스에 의해, 퀴즈로팝-P 에틸은 닛산화학에 의해 둘 다 도입되었다.[16] Fluazifop-P 부틸은[17] 여전히 미국에서 상당히 많이 사용되고 있으며, 2018년에 거의 독점적으로 소야베안에 20만 파운드(91,000 kg)가 적용되었다.[18] 이 재료들의 이름에서 "P"는 현재 단일 에노머로 사용하는 것을 가리킨다.

참조

  1. ^ 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.
  2. ^ 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.
  3. ^ Wendeborn, S.; Smits, H. (31 December 2012). "Synthetic Auxins". In Erick M. Carreira; Hisashi Yamamoto (eds.). Comprehensive Chirality. ISBN 978-0-08-095168-3.
  4. ^ Dekker, Jack; Duke, Stephen O. (1995). Herbicide-Resistant Field Crops. Advances in Agronomy. Vol. 54. pp. 93–94. doi:10.1016/S0065-2113(08)60898-6. ISBN 9780120007547.
  5. ^ US Geological Survey (2021-10-12). "Estimated Agricultural Use for 2,4-D, 2019". Retrieved 2021-12-27.
  6. ^ US Geological Survey (2021-10-12). "Estimated Agricultural Use for MCPA, 2018". Retrieved 2021-12-27.
  7. ^ US Geological Survey (2021-10-12). "Estimated Agricultural Use for Dicamba, 2019". Retrieved 2021-12-27.
  8. ^ Gray, Bryce (2016-11-09). "EPA approves Monsanto's less-volatile form of dicamba herbicide". St. Louis Post-Dispatch. Retrieved 2021-12-27.
  9. ^ a b Evans, D. (1992). "Designing more efficient herbicides" (PDF). Proceeding of the First International Weed Control Congress , Melbourne. pp. 37–38. Retrieved 2021-02-27.
  10. ^ "aryloxyphenoxypropionic herbicides". alanwood.net. Retrieved 2021-02-27.
  11. ^ Walker, K. A.; Ridley, S. M.; Lewis, T.; Harwood, J. L. (1988). "Fluazifop, a grass-selective herbicide which inhibits acetyl-CoA carboxylase in sensitive plant species". Biochemical Journal. 254 (1): 307–310. doi:10.1042/bj2540307. PMC 1135074. PMID 2902848.
  12. ^ Lichtenthaler, Hartmut K. (1990). "Mode of Action of Herbicides Affecting Acetyl-CoA Carboxylase and Fatty Acid Biosynthesis". Zeitschrift für Naturforschung C. 45 (5): 521–528. doi:10.1515/znc-1990-0538. S2CID 27124700.
  13. ^ Price, Lindsey J.; Herbert, Derek; Moss, Stephen R.; Cole, David J.; Harwood, John L. (2003). "Graminicide insensitivity correlates with herbicide-binding co-operativity on acetyl-CoA carboxylase isoforms". Biochemical Journal. 375 (2): 415–423. doi:10.1042/bj20030665. PMC 1223688. PMID 12859251.
  14. ^ Whittingham, William G. (2016). "Herbicidal Aryloxyphenoxypropionate Inhibitors of Acetyl-CoA Carboxylase". Bioactive Carboxylic Compound Classes: Pharmaceuticals and Agrochemicals. pp. 325–337. doi:10.1002/9783527693931.ch24. ISBN 9783527339471.
  15. ^ Pesticide Properties Database. "Fenoxaprop-P-ethyl". University of Hertfordshire. Retrieved 2021-03-02.
  16. ^ Pesticide Properties Database. "Quizalofop-P-ethyl". University of Hertfordshire. Retrieved 2021-03-02.
  17. ^ Pesticide Properties Database. "Fluazifop-P-butyl". University of Hertfordshire. Retrieved 2021-03-02.
  18. ^ US Geological Survey (2021-10-12). "Estimated Agricultural Use for Fluazifop, 2018". Retrieved 2021-12-27.