KR20030086982A

KR20030086982A - 식물에서의 에틸렌 반응 억제방법

Info

Publication number: KR20030086982A
Application number: KR10-2003-7002377A
Authority: KR
Inventors: 제콥슨리차드마틴; 켈리마르타진; 웨메이어피오나리네트; 시슬러에드워드씨.; 멀비힐마크제이.; 카펜터클락러셀
Original assignee: 롬 앤드 하스 캄파니; 노쓰 캐롤라이나 스테이트 유니버시티
Priority date: 2001-02-26
Filing date: 2002-02-25
Publication date: 2003-11-12
Also published as: JP4964789B2; DK1408751T3; WO2002067678A1; JP2008173123A; PT1408751E; EP1408751A4; DE60237521D1; ES2349683T3; ATE479332T1; CN1463178A; EP1408751A1; JP2004535367A; EP1408751B1; KR100862893B1

Abstract

본 발명은 일반적으로 식물 및 식물물질에서의 에틸렌 반응을 억제하는 방법에 관한 것이며, 특히 시클로프로펜 유도체 및 그 조성물에 식물을 노출시킴으로써 식물의 성숙 및 퇴화를 포함하는 다양한 에틸렌 반응에 대한 억제방법에 관한 것이다.

Description

식물에서의 에틸렌 반응 억제방법{A Method To Inhibit Ethylene Responses In Plants}

에틸렌으로 인하여 꽃, 잎, 과실 및 채소를 포함하는 식물 및 식물부분이 조숙하게 성숙하여 고사되는 것으로 잘 알려져 있다. 에틸렌은 또한, 잎의 황화 및 발육 저지 뿐만 아니라, 조숙한 열매, 꽃 및 잎의 낙화를 촉진한다. 이와 같은 작용은 식물에서 특정한 에틸렌 수용체와의 반응에 의한 것으로 이해된다. 에틸렌이외의 다른 많은 화합물이 이러한 수용체와 반응한다: 일부는 에틸렌의 작용을 모방하며; 일부는 에틸렌의 결합을 방해하며, 따라서 에틸렌의 반응을 저해하도록 반응된다.

이러한 에틸렌에 기인한 영향과 관련하여, 식물에 대한 에틸렌의 유해한 작용을 방지 혹은 감소시키는 방안이 현재 심도있는 연구의 대상이 되고 있다.

디아조시클로펜타디엔 및 그 유도체로 식물에서의 에틸렌 반응을 저지하는 방법이 Sisler 등의 미국특허 제 5,100,462에 개시되어 있다. Sisler 등의 미국특허 제 5,518,988은 에틸렌 결합에 대한 효과적인 차단제로서 1-메틸시클로프로펜을 포함하는 시클로프로펜 및 그 유도체를 사용하는 바에 대하여 개시하고 있다. 그러나, 이러한 화합물과 관련된 중요한 문제는 이들이 전형적으로 압축되는 경우 폭발위험이 존재하는 불안정한 기체라는 것이다.

이러한, 노력에도 불구하고, 이 기술분야에는 식물의 성숙 및 퇴화를 조절하는 화합물 및 조성물이 요구된다. 바람직하게, 새로운 화합물은 1-메틸시클로프로펜의 폭발위험이 없고, 나아가, 액체 혹은 고형 배합물을 통한 다른 운반수단을 제공하는 것이다.

본 발명은 식물 및 식물물질에서의 에틸렌 반응을 억제하는 방법에 관한 것이며, 특히 시클로프로펜 유도체 및 그 조성물에 식물을 노출시킴으로써 식물의 성숙 및 퇴화를 포함하는 다양한 에틸렌 반응에 대한 억제방법에 관한 것이다.

본 발명자들은 상기한 많은 잇점을 제공하는 새로운 시클로프로펜 유도체류를 발견하였다. 이들 화합물 및 이들의 조성물은 식물을 유효 에틸렌 반응-억제양의 하기 화학식의 화합물, 이의 거울상이성질체(enantiomers), 입체이성질체(stereoisomers), 염 및 이들의 혼합물 혹은 이들의 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 식물에서의 에틸렌 반응 억제방법을 제공한다:

단, 식중 a) R¹, R², R³및 R⁴중 1∼4개는 각각 모노할로메틸, 디할로메틸, 트리할로메틸, 모노할로에틸, 디할로에틸, 모노할로프로필, 모노할로이소프로필, 1-히드록시메틸, 1-히드록시에틸, 2-히드록시에틸, 1-히드록시프로필, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 1-히드록시-1-메틸에틸, 2-히드록시-1-메틸에틸, 1-아미노-2-히드록시에틸, 1-할로-2-히드록시에틸, 2-아미노-1-히드록시에틸, 2-할로-1-히드록시에틸, 1,2-디히드록시에틸, 1-메톡시메틸, 1-에톡시메틸, 1-메톡시에틸, 2-메톡시에틸, 1-아미노메틸, 1-아미노에틸, 2-아미노에틸, 1-아미노-프로필, 2-아미노프로필, 3-아미노프로필, 1-아미노-1-메틸에틸, 2-아미노-1-메틸에틸, 1,2-디아미노에틸, 1-메틸아미노메틸, 1-에틸아미노메틸, 1-메틸아미노에틸, 2-메틸아미노에틸, 디메틸아미노메틸, -CH=NOH, -CMe=NOH, -CH₂CH=NOH, -CH=NOMe, -NHNH₂, -NMeNH₂, -NHNHMe, -NEtNH₂, -NHNHEt, -NHNMe₂, -NMeNHMe, -CH₂NHNH₂, -CH₂CH₂NHNH₂, -CH₂NMeNH₂, -CH₂NHNHMe, -CONH₂, -CH₂CONH₂, -NHCOR, -NHCOMe, -NMeCOH, -CONHMe, -CO₂Me, OCO₂R, -OCOH, -OCOMe, 1-시아노메틸, 1-시아노에틸, 2-시아노에틸, -CH₂CO₂H; 비치환 혹은 치환 니트로 (C₁-C₁₂)-알킬, 비치환 혹은 치환 니트로(C₁-C₁₂)알케닐, 비치환 혹은 치환 니트로 (C₁-C₁₂)알키닐, 비치환 혹은 치환 아지도 (C₁-C₁₂) 알킬, 비치환 혹은 치환 아지도 (C₁-C₁₂)알케닐 및 비치환 혹은 치환 아지도 (C₁-C₁₂)알키닐(단, 치환체는 1 내지 5이며, 할로, 시아노, 니트로소, 클로레이트, 브로메이트, 아이오데이트(iodate), 이소시아네이토, 이소시아나이도, 이소티오시아네이토, 펜타플루오로티오로 부터 선택됨)로 부터 독립적으로 선택되며;

b) R¹, R², R³및 R⁴중 0∼3개는 각각 수소, (C₁-C₄)알킬, (C₁-C₄)알케닐, (C₁-C₄)알키닐, 할로, (C₁-C₃)알콕시, -OCH₂CH=CH₂, -OCH₂C≡CH, -NH₂, -NHMe, -NHEt, -NH(n-Pr), -NH(i- Pr), -NMe₂, -NMeEt, -CO₂H 혹은 -NO₂로 구성되는 그룹으로 부터 독립적으로 선택된다.

바람직하게, R¹, R², R³및 R⁴중 2개는 수소이다. 보다 바람직하게, R¹과 R²는 수소이거나 혹은 R³과 R⁴는 수소이다. 보다 더 바람직하게, R²,R³및 R⁴는 수소이거나 혹은 R¹,R²및 R⁴는 수소이다. 가장 바람직하게, R²,R³및 R⁴는 수소이다.

바람직하게, R¹은 모노할로메틸, 디할로메틸, 트리할로메틸, 모노할로에틸, 디할로에틸, 모노할로프로필, 모노할로이소프로필, 1-히드록시메틸, 1-히드록시에틸, 2-히드록시에틸, 1-히드록시프로필, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 1-히드록시-1-메틸에틸, 2-히드록시-1-메틸에틸, 1-아미노-2-히드록시에틸, 1-할로-2-히드록시에틸, 2-아미노-1-히드록시에틸, 2-할로-1-히드록시에틸, 1,2-디히드록시에틸, 1-메톡시메틸, 1-에톡시메틸, 1-메톡시에틸, 2-메톡시에틸, 1-아미노메틸, 1-아미노에틸, 2-아미노에틸, 1-아미노프로필, 2-아미노프로필, 3-아미노프로필, 1-아미노-1-메틸에틸, 2-아미노-1-메틸에틸, 1,2-디아미노에틸, 1-메틸아미노메틸, 1-에틸-아미노메틸, 1-메틸아미노에틸, 2-메틸아미노에틸 혹은 디메틸아미노메틸이며; R², R³및 R⁴는 수소이다.

본 발명의 다른 견지는 식물을 유효 에틸렌 수용체 차단양의 시클로프로펜 유도체 혹은 이들의 조성물에 적용하는 단계를 포함하는 식물에서 에틸렌 수용체를 차단하는 방법이 제공된다.

또한, 식물에 유효양의 시클로프로펜 유도체 혹은 이들의 조성물에 적용하는 단계를 포함하는 식물의 탈리(abscission)를 억제하고, 절화(cut flower) 수명기간을 연장하고, 수확된 과실 및 야채가 익는 것을 억제하는 방법들이 개시된다.

본 발명의 방법은 식물을 시클로프로펜 유도체 혹은 이들의 조성물과 고체, 액체 혹은 기체 상태로 접촉시키거나 혹은 식물, 절화(cut flower), 수확된 과실혹은 수확된 야채를 시클로프로펜 유도체 혹은 이들의 조성물이 주입된 분위기에 노출시키는 것과 같은 여러가지 방법으로 행하여질 수 있다. 상기한 방법 및 다른 적합한 적용방법은 상세히 후술된다. 본 발명에서, "접촉(cntacting)"이란, 충분한 수의 에틸렌 수용체가 시클로프로펜에 의해 영향을 받도록 시클로프로펜과 식물이 서로 밀접하게 관련(association)되도록함을 의미한다.

본 발명의 화합물을 포함하는 농학조성물 또한, 본 발명의 범주에 포함된다. 바람직하게, 상기 조성물은 본 발명의 활성화합물을 0.005∼99중량%; 바람직하게는 1∼95중량%; 보다 바람직하게는 2∼90중량%; 보다 더 바람직하게는 3∼80중량%; 혹은 가장 바람직하게는 4∼70중량%포함한다. 이들 조성물은 예를들어, 캐리어(carriers), 증량제(extenders), 바인더, 윤활제, 계면활성제 및/또는 분산제(dispersants), 습윤제, 전착제(spreading agents), 분산제(dispersing agents), 점착제(stickers), 접착제(adhesives), 소포제, 농화제 및 에멀션화제를 포함할 수 있다. 이 기술분야에서 통상적으로 사용되는 이와 같은 보조제(adjuvants)는 John W. McCutcheon, Inc. 발행 Detergents and Emulsifiers, Annual, Allured Publishing Company, Ridgewood, New Jersey, U.S.A.에서 찾아볼 수 있다.

특히 달리 기재하지 않는한, 본 명세서에서 사용된, 모든 퍼센트는 중량%이고, 모든 부는 중량부이며, 포함되고 결합될 수 있다. 모든 비율은 중량을 기준으로 하며, 모든 비율범위는 포함되고 결합될 수 있다. 모든 몰범위는 포함되고 결합될 수 있다.

예를들어, 헥산, 벤젠, 톨루엔, 크실렌(xylene), 케로센, 디젤 오일, 연료유및 석뇌유(petroleum naphtha)와 같은 탄화수소, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 시클로헥사논과 같은 케톤, 메틸렌 클로라이드와 같은 염소화 탄화수소, 에틸 아세테이트, 아밀 아세테이트 및 부틸 아세테이트와 같은 에스테르, 예를들어 에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르 및 디에틸렌 글리콜 모노메틸 에테르와 같은 에테르, 에탄올, 메탄올, 이소프로판올, 아밀 알코올, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 부틸 카르비톨 아세테이트 및 글리세린과 같은 알코올과 같은 다수의 유기 용매가 본 발명의 활성화합물에 대한 캐리어로 사용될 수 있다.

물과 유기 용매의 혼합물이 용액 혹은 에멀션으로 활성 화합물에 대한 비활성 캐리어로 또한 사용될 수 있다.

고체, 액체 및 기체 배합물이 다양한 통상의 방법으로 또한 제조될 수 있다. 따라서, 활성성분, 고체이면 미분된 형태로,이 미분된 고체 캐리어와 배합될 수 있다. 또한, 활성성분의 혼합물, 용액, 분산물, 에멀션 및 서스펜션을 포함하는 액체형태의 활성성분은 미분된 형태의 고체 캐리어와 혼합될 수 있다. 나아가, 고체 형태의 활성성분은 액체 캐리어와 혼합되어 혼합물, 용액, 분산물, 에멀션, 서스펜션등을 형성할 수 있다.

본 발명의 활성 화합물은 여러가지의 적합한 수단으로 식물에 적용될 수 있다. 예를들어, 활성 화합물은 화합물을 처리하려는 식물과 접촉시킴으로써 기체, 액체 혹은 고체 형태로 단독으로 적용될 수 있다. 더욱이, 상기 활성 화합물은 염 형태로 전환되고 그 후, 식물에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명의 하나 또는 그 이상의 활성 화합물을 함유하는 조성물이 제조될 수 있다. 상기 조성물은 조성물을처리하려는 식물과 접촉시킴으로써 기체, 액체 혹은 고체 형태로 적용될 수 있다. 이와 같은 조성물은 비활성 캐리어를 포함할 수 있다. 마찬가지로, 기체 형태인 경우, 화합물은 비활성 기체 캐리어에 분산되어 기상 용액(gaseous solution)으로 제공될수 있다. 활성 화합물은 비활성 캐리어로 작용할 수 있는 유기용매 혹은 수용액과 같은 액체 용액에 서스펜션될 수 있다. 상기 활성 화합물을 함유하는 용액은 불균일하거나 균일할 수 있으며, 혼합물, 분산물, 에멀션, 서스펜션등을 포함하는 다양한 형태일 수 있다. 상기 시클로프로펜은 또한, 분자 캡슐화제내로 캡슐화 될 수 있다. 바람직한 캡슐화제로는 시클로덱스트린, 왕관형 에테르(crown ethers), 폴리실록산 및 제올라이트를 포함한다. 보다 바람직한 캡슐화제로는 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린 및 γ-시클로덱스트린을 포함한다. 가장 바람직한 캡슐화제는 R 치환체의 크기에 따라 변화될 수 있다. 그러나, 이 기술분야의 기술자에게 이해되고 있는 바와 같이, 어떠한 시클로덱스트린, 시클로덱스트린 혼합물, 시클로덱스트린 중합체 뿐만 아니라, 개질된 시클로덱스트린 또한, 본 발명에 이용될 수 있다. 시클로덱스트린은 Wacker Biochem Inc., Adrian, MI 혹은 Cerestar USA, Hammond, IN 뿐만아니라, 다른 판매처로 부터 이용가능하다. 캡술화되는 경우, 바람직한 시클로프로펜의 농도는 전형적으로 분자 캡슐화제의 용량(capacity) 제한으로 인하여, 다른 조성물에서의 농도보다 낮다.

활성 화합물 및 이들의 조성물은 예를들어, 질소, 이산화탄소, 디클로로디플루오로메탄, 트리클로로플루오로메탄 혹은 다른 할로탄소와 같은 압축기체를 사용하여 이들을 공기중에 분산시킴으로써 에어로졸로서 또한 적용될 수 있다.

에틸렌의 작용을 억제하기 위해 필요로하는 시클로프로펜의 양은 특정한 시클로프로펜, 존재하는 식물 물질의 종류 및 양, 사용되는 시클로프로펜 조성물 및 처리하려는 양에 따라 달라질 수 있다. 일반적으로, 처리되는 챔버에서 약 0.1ppb(part per billion)∼1000ppm(part per million)의 시클로프로펜의 기체처리 (체적/체적으로 측정) 농도는 충분한 에틸렌 억제를 제공한다. 마찬가지로, 약 0.01ppb(part per billion)∼1000ppm의 시클로프로펜의 적용된 분무처리 (중량/중량으로 측정) 농도는 충분한 에틸렌 억제를 제공한다.

용어 "식물(plant)"는 본 명세서에서 일반적인 의미로 사용되며, 예를들어, 수목 및 관목; 초본(herbs); 야채, 과실 및 농작물; 및 관상용 식물과 같은 목질의 줄기를 갖는(woody-stemmed) 식물을 포함한다. 본 발명의 방법으로 처리되는 식물로는 식물 전체 혹은 농작물, 화분에 심은 식물, 종자(seeds), 절화(줄기 및 꽃) 및 수확된 과실 및 야채와 같은 이들의 어떠한 부분을 포함한다.

본 발명의 화합물 및 방법으로 처리되는 식물은 바람직하게 비-식물독소양의 활성화합물로 처리된다.

본 발명은 예를들어, 꽃, 과실 및 야채의 원숙(ripening) 및/또는 노화; 잎, 꽃, 및 과실의 탈리(abscission); 화분에 심은 식물, 절화(cut flowers), 관목, 종자 및 휴면 종자(dormant seedlings)와 같은 관상용 식물의 수명단축; 몇몇 식물(예를들어, 완두콩과 같은 콩류)에서, 성장억제, 성장촉진(예, 벼), 옥신 활성, 말기 성장 억제, 끝눈 우성(apical dominance) 제어, 분지화 증대,포기벌기(tillering) 증대, 식물 형태의 변형, 균류와 같은 식물 병원체에 대한 감염성의 조절(modifying), 식물의 생-화학 조성의 변화(줄기 면적에 비하여 잎 면적의 증대), 개화의 발육정지 혹은 억제 및 종자 발육, 도복 작용(lodging effects), 종자 발아 촉진 및 휴면차단 및 호르몬 혹은 상편생장(epinasty) 효과와 같은 다양한 상이한 에틸렌 반응의 조절에 사용될 수 있다.

본 발명의 활성 화합물은 시클로프로펜 고리에 부착된 다양한 치환기를 갖는다. 그 결과, 상기 화합물은 다양한 물리적/화학적 특성을 갖으며, 이는 화합물의 배합물 제조에 이롭게 사용될 수 있으며, 이로 인하여 화합물은 다양한 효과를 갖을 수 있다. 다른 것들중에서, 본 발명의 화합물은 이 기술분야에 알려져 있는 화합물에 비하여 보다 장기간동안 에틸렌에 대한 비반응 결과를 나타낸다. 상기 보다 장기간의 비반응(insensitivity)은 본 발명의 화합물이 종래의 화합물보다 낮은 농도로 적용되는 경우에도 그러하다.

본 발명의 화합물은 여러가지 방법으로 제조될 수 있다. 일반적으로는 Closs, G.L. Advan. Alicyclic Chem. 1966, 1, 53-127 및 Al Dulayymi, A.R.; Al Dulayymi, J. R; Baird, M.S.; 및 Koza, G. Russian Jouranl of Organic Chemistry 1997, 33, 798-816을 참조할 수 있다.

도시한바와 같이 브로모-올레핀과 디브로모카르벤의 반응은 트리브로모시클로프로판을 형성하며, 이는 메틸리튬 혹은 다른 유기리튬 화합물에 의해 시클로프로펜으로 전환될 수 있다.(Baird, M.S.; Hussain, H.H.; Nethercott, W. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1986, 1845-1854 및 Baird, M.S.; Fitton, H.L.; Clegg, W;McCamley, A.J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1 1993, 321-326 참조). 일 당량의 메틸리튬 혹은 다른 알킬리튬이 사용되면, 상기 모노-브롬화된 시클로프로펜이 얻어진다. 2이상 당량의 알킬리튬으로는, 산화리튬화 시클로프로펜(lithiated cyclopropene)이 형성된다. 이는 물로 냉각(quech)하여 도시한 시클로프로펜(E=H)을 얻을 수 있다.

또한, 상기 시클로프로페닐리튬은 친전자체와 반응하여 유도된 시클로프로펜(derivatived cyclopropenes)을 형성한다. 이와 같은 친전자체의 예로는 알킬화제, 케톤, 알데히드, 에스테르, 아미드 및 니트릴을 포함한다.

상기 브로모-올레핀은 표준 방법으로 제조될 수 있다. 클로로-올레핀은 브로모-올레핀 자리에 사용될 수 있다.

상기 트리브롬화된 시클로프로판은 또한, 디에틸포스파이트와 같은 환원제를 사용하여 모노-브롬화된 시클로프로판으로 전환될 수 있다. 다른 환원제가 사용될 수 있다.

1,1-이치환된 올레핀은 또한, 디브로모카르벤과의 반응에 의해 디브롬화 중간체가 얻어진다. 이는 아연을 사용하여 모노-브롬화 시클로프로판으로 환원될 수 있다. 염기로 브롬을 제거함으로써 시클로프로펜이 얻어진다(Binger, P. Synthesis 1974, 190 참조).

시클로프로펜은 액체 암모니아에 용해된 소디움 아미드와 같은 강염기로 탈양성자화(deprotonate)되고 알킬 할라이드 혹은 다른 친전자체와 반응하여 치환된 시클로프로펜이 얻어진다.(참조: Schipperijn, A.J.; Smael, P.; Recl. Trav. Chim. Pays-Bas, 1973, 92, 1159). 치환된 시클로프로펜은 알킬리튬 반응물로 탈양성자화되고 친전자체와 반응될 수 있다.

알코올을 함유하는 트리브로모시클로프로판 혹은 시클로프로펜은 술포네이트 유도체와 같은 우수한 이탈기(leaving group)로 전환될 수 있다. 이탈기가 친전차제로 치환되어 다른 치환된 시클로프로펜이 얻어진다.

비닐트리알킬실란으로 부터 얻어진 1-트리알킬실릴-2-히드록시시클로프로판의 시클로프로펜으로의 전구체로서 작용할 수 있다.(Mizojiri, R.; Urabe, H.; sato, F.J.Org Chem.2000, 65, 6217).

1-트리알킬실릴-2-할로시클로프로판은 또한 불소 촉매 제거되어 시클로프로펜이 얻어진다.(Billups, W.E.; Lee, G-A; Arney, B.E.; Whitmire, K.H. J. Am. Chem. Soc., 1991, 113, 7980 및 Banwell, M.G.; Corbett, M.; Gulbis, J.; Mackay, M.F.; Reum, M.E. J. Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1993, 945).

아세틸렌에 디아조 화합물을 첨가하는 것은 시클로프로펜 합성에 사용될 수 있는 다른 방법이다.(Mueller, P.; Cranisher, C; Helv. Chim. Acta 1993, 76, 521).

상기 에스테르는 카르복시산으로 가수분해될 수 있다.

마찬가지로, 디할로카르벤을 아세틸렌에 첨가하여 1-알킬-3,3-디할로시클로프로펜을 얻을 수 있다.(Bessard, Y.; Schlosser, M.; Tetrahedron, 1991, 47, 7323).

시클로프로펜을 제조하는 다른 방법은 다음 문헌들에서 찾아볼 수 있다: Duerr, H., Angew. Chem. 1967, 24, 1104; Closs등의 J.Am. Chem. 1963, 85, 3796; Baird, M.S.; Dale, C.M.; Al Dulayymi, J.R. J.Chem. Soc. Perkin Trans. 1, 1993, 1373-1374; Koster, R.등의 Liebigs Annalen Chem. 1973, 1219-1235; Closs, G. L.; Closs, L.E., J.Am. Chem. Soc., 1961, 83, 1003-1004; Stoll, A.T.; Negishi, E., Tetrahedron Lett. 1985, 26, 5671-5674.

이하, 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.

실시예 1: 1-히드록시메틸시클로프로펜 (화합물 1)의 제조

상기 화합물은 문헌에 기술되어 있는 방법으로 제조될 수 있다. 예를들어, Al Dulayymi, A.R.; Al Dulayymi, J.R.; Baird, M.S.; Gerrad, M.E.; Koza, G.; Harkins, S.D.; Roberts, E. Tetrahedron, 1996, 52, 3409.

실시예 2: 1-(2-히드록시에틸)-시클로프로펜 (화합물 2)의 제조

a. 2-브로모-4-(1-에톡시-에톡시)-부트-1-엔

얼음수조에서 p-톨루엔 술폰산 모노하이드레이트 50mg(0.000263mol)을 함유하는 디에틸 에테르 20㎖에 용해된 상업적으로 이용가능한 3-브로모-3-부텐-1-올 10.38g(0.0687mol) 용액을 냉각하면서, 에틸 비닐 에테르 19㎖(0.199mol)을 서서히 적가하여 내부 온도를 < 10℃로 유지하였다. 0℃에서 1시간후에, 몇 방울의 트리에틸아민을 첨가하였다. 반응혼합물을 물에 부었다. 결과혼합물을 분별깔대기로 옮기고 상을 분리하였다. 분리된 유기층을 염수로 세척한 후, 탄산칼륨상에서 건조하고 여과하였다. 진공중에서 여과액으로부터 물을 제거하여 오일로 2-브로모-4-(1-에톡시-에톡시)-부트-1-엔 14.04g을 얻었다.

b. N,N'-디벤질-N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디암모늄 디브로마이드 및 N,N'-디벤질-N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디암모늄 디브로마이드 (상이동촉매)

아세토니트릴 60g에 용해된 N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디암모늄 16.5g(142mmol) 16.5g 교반용액에 벤질 브로마이드 50.1g(292mmol)을 첨가하였다. 상기 혼합물은 자체 가온되며 2.5시간동안 교반되었으며, 이때 현저한 침전이 관찰되었다. 슬러리를 디에틸 에테르로 희석하고 여과하고 디에틸 에테르로 세척하고 건조하여 원하는 N,N'-디벤질-N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디암모늄 디브로마이드 61.8g을 mp 230-232℃의 백색 고형분으로 수득하였다.

유사한 방법으로 N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디아민을 사용하여 N,N'-디벤질-N,N,N',N'-테트라에틸에틸렌디암모늄 디브로마이드가 mp 190-193℃의 백색 고형분으로 수득된다.

c. 1,1,2-트리브로모-2-[2-(1-에톡시-에톡시)-에틸]-시클로프로판

45% 수성 수산화칼륨 0.5-0.9㎖를 함유하는 메틸렌 클로라이드 108㎖에 용해된 2-브로모-4-(1-에톡시-에톡시)-부트-1-엔 14.02g(0.0628mol) 용액에 브로모포름16.4㎖(0.118 mol), N,N'-디벤질-N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디암모늄 디브로마이드 2.88g(0.00628mol) 및 45% 수성 수산화칼륨 28㎖(0.314mol)을 첨가하였다. 3일 후에, 상기 반응혼합물을 물에 부었다. 결과 혼합물을 분별깔대기에 옮기고 상이 분리되도록 하였다. 분리된 유기상에 N,N'-디벤질-N,N,N',N'-테트라메틸에틸렌디암모늄 디브로마이드 2.88g(0.00628mol) 및 45% 수성 수산화칼륨 28㎖(0.314mol)을 첨가하였다. 24시간후에, 헥산과 물이 첨가되었다. 상기 혼합물을 정성 플루트 필터 페이퍼(qualitative fluted filter paper)를 통해 중력 여과하였다. 상기 결과 혼합물을 분별깔대기로 옮기고 상이 분리되도록 하였다. 유기층을 MgSO₄상에서 건조하고 여과하였다. 용매를 진공중에서 여과액으로 부터 제거하여 1,1,2-트리브로모-2-[2-(1-에톡시-에톡시)-에틸]-시클로프로판 17.0g을 오일로 수득하였다.

d. 1,1,2-트리브로모-2-(2-히드록시에틸)-시클로프로판

메탄올 145㎖ 및 물 40㎖에 용해된 1,1,2-트리브로모-2-[2-(1-에톡시-에톡시)-에틸]-시클로프로판 16.5g(0.0418 mol) 슬러리에 p-톨루엔 술폰산 모노하이드레이트 0.306g(0.00161mol) 및 6M 염산 145㎖를 첨가하였다. 실온에서 1시간동안 교반한 후, 진공중에서 상기 반응혼합물로 부터 용매를 제거하였다. 잔류물에 에틸 아세테이트 및 물을 첨가하였다. 결과 혼합물을 분별깔대기로 옮기고 상이 분리되도록 하였다. 분리된 유기층을 염수로 세척한 후, MgSO₄상에서 건조하고 여과하였다. 진공중에서 여과액으로 부터 용매를 제거하여 1,1,2-트리브로모-2-(2-히드록시에틸)-시클로프로판 11.9g을 오일로 수득하였다.

d. 1-(2-히드록시에틸)-시클로프로펜

에테르 30㎖에 용해되어 있는 1,1,2-트리브로모-2-(2-히드록시에틸)-시클로프로판 1.88g(5.8mmol) 용액을 -78℃로 냉각하였다. 메틸리튬(1.4M, 16.6㎖, 23.2mmol)이 첨가되었다. 10분후에 반응혼합물을 5℃로 가온하였다. 상기 반응을 포화 염화암모늄으로 냉각하였다. 에테르를 더욱 첨가하고 상이 분리되도록 하였다. 에테르상을 물로 세척하고, 염수로 세척한 후, 황산마그네슘상에서 건조하고 스트림하여 1-(2-히드록시에틸)-시클로프로펜 140㎎을 수득하였다. NMR: (CDCl₃): 0.94(d, 2H), 1.75(br.s, 1H), 2.78(td, 2H), 3.88(t, 2H), 6.65(t, 1H).

실시예 3: 1-(히드록시메틸)-2-에틸시클로프로펜(화합물 3)의 제조

a. 1,1,2-트리브로모-2-에틸시클로프로판

2-브로모-1-부텐으로 부터 실시예 2에 사용된 것과 동일한 방법으로 1,1,2-트리브로모-2-에틸시클로프로판을 제조하였다.

b. 1-(히드록시메틸)-2-에틸시클로프로펜

에테르 50㎖에 용해된 1,1,2-트리브로모-2-에틸시클로프로판 3.0g(10mmol) 용액을 -78℃로 냉각하였다. 메틸리튬(1.4M, 21.4㎖, 30 mmol)을 첨가하였다. 반응혼합물을 5℃로 가온하였다. 고형 파라포름알데히드(1.20g, 40mmol)을 첨가하고 반응혼합물을 5℃에서 1시간동안 교반한 후, 실온으로 가온되도록하고 부가적인 시간동안 교반하였다. 반응을 물로 냉각하고 상이 분리되도록 하였다. 에테르상을 물로세척하고, 염수로 세척한 후, 황산마그네슘상에서 건조하고 스트립하여 1-(히드록시메틸)-2-에틸시클로프로펜 900㎎을 황색 오일로 수득하였다. NMR: (CDCl₃): 0.99(s, 2H), 1.19(t, 3H), 1.8(br.s, 1H), 2.47(q, 2H), 4.59(s, 2H).

실시예 4: 1-(히드록시메틸)-2,3,3-트리메틸시클로프로펜(화합물 4)의 제조

1-(히드록시메틸)-2,3,3-트리메틸시클로프로펜을 화합물 3 제조에 사용된 동일한 2단계 절차로 2-브로모-3-메틸-2-부텐으로 부터 제조하였다.

NMR: (CDCl₃): 1.11(s, 6H), 2.01(s, 3H), 2.85(br.s, 1H), 4.53(s, 2H).

실시예 5: 1-(브로모메틸)-2-에틸시클로프로펜(화합물 5)의 제조

a. 1-(메탄술포닐옥시메틸)-2-에틸시클로프로펜

얼음조내의 에테르 15㎖에 용해된 1-(히드록시메틸)-2-에틸시클로프로펜(화합물 3) 0.70g(7.13mmol)과 트리에틸아민 2㎖ 용액에 메탄술포닐 클로라이드 0.86g(7.5 mmol)을 첨가하였다. 반응 혼합물을 1.5시간동안 유지한 후, 물로 냉각하였다. 상이 분리되었다. 에테르상을 물로 세척하고 염수로 세척한 후, 황산마그네슘상에서 건조하고 스트립하여 1-(메탄술포닐옥시메틸)-2-에틸시클로프로펜 840㎎을 황색 오일로 수득하였다.

b. 1-(브로모메틸)-2-에틸시클로프로펜

리튬 브로마이드(1.0g, 11.5mmol)을 실온의 1-(메탄술포닐옥시메틸)-2-에테르시클로프로펜 1.0g(5.7mmol) 용액에 첨가하였다. 15분후에, 에테르와 무을 첨가하였다. 상이 분리되었으며, 에테르상을 물로 세척하고 염수로 세척한 후, 황산마그네슘상에서 건조하고 스트립하여 1-(브로모메틸)-2-에틸시클로프로펜 600㎎을 갈색 오일로 수득하였다. NMR: (CDCl₃): 1.05(s, 2H), 1.19(t, 3H), 2.49(q, 2H), 4.34(s, 2H).

실시예 6: 1-(N,N-디메틸아미노메틸)-2-에틸시클로프로펜(화합물 6)의 제조

a. 1-(메탄술포닐옥시메틸)-2-에틸시클로프로펜

1-(메탄술포닐옥시메틸)-2-에틸시클로프로펜을 실시예 3에 사용된 방법과 동일한 방법으로 1-(히드록시메틸)-2-에틸시클로프로펜으로 부터 제조하였다.

b. 1-(N,N-디메틸아미노에틸)-2-에틸시클로프로펜

메틸렌 클로라이드 약 8㎖에 용해된 1-(메탄술포닐옥시메틸)-2-에틸시클로프로펜(840mg, 4.77mmol) 용액에 40% 수성 디메틸아민(2.40㎖, 19.1mmol)을 첨가하였다. 실온에서 약 15분간 교반한 후, 물을 첨가하고 층이 분리되었다. 분리된 유기층을 황산마그네슘상에서 건조시키고 진공에서 건조시켜 순도 80%의 1-(N,N-디메틸아미노메틸)-2-에틸시클로프로펜 327㎎(이론치의 55%)을 오일로 수득하였다. NMR: (CDCl₃): 0.95(s, 2H), 1.2(t, 3H), 2.3(s, 6H), 2.45(q, 2H), 3.4(s, 2H)

생화학적 활성:

에틸렌 수용체를 차단하는 화합물은 바나나의 성숙(ripening)을 방지할 수 있다. 화합물 1 30 nl/ℓ을 이용한 바나나처리는 바나나 껍질이 에틸렌의 작용으로부터 보호된다. 바나나는 다음과 같은 일반적인 방법으로 처리하였다:

알려진 양의 활성 화합물의 에테르 용액을 3ℓ 용기중의 필터 페이퍼에 위치시켰다. 사용된 에테르 양은 3ℓ용기에 함유되어 있는 바나나에 단독으로 적용시에는 효과가 없었다. 상기 용기를 밀봉하고 24시간 노출후, 바나나를 제거하였다. 그 후, 바나나를 12-15시간동안, 3ℓ용기에서 에틸렌 1ℓ당 333㎕가 되도록 처리하였다. 그 후, 성숙에 대하여 관찰하였다. 바나나를 보호하는 최소 농도가 결정되었다.

토마토 상위생장(Epinasty) 시험

목적: 본 시험은 시험화합물이 휘발성 가스 혹은 분무용액 성분으로 투여되는 경우, 토마토 식물에서 에틸렌에 의해 유도되는 상위생장(epinasty) 반응의 차단에 대한 시험 화합물의 성능을 측정하도록 디자인된다.

처리 챔버는 시험 식물에 적합한 크기이며, 모두 밀폐된다. 각각에는 에틸렌 주입에 사용되는 재사용가능한 셉텀이 장착된다. 시험 식물은 3 평방인치의 플라스틱 단지(pot)에 심어진 2개의 파티오(Patio)종 토마토 묘목이다.

Gelman 필터 패드를 갖는 50x9 ㎜ 플라스틱 페트리 접시의 1/2(상부 혹은 하부 섹션)를 따라 폴리스티렌 4.8ℓ체적 처리 챔버내에 파티오종 토마토 2단지를 위치시켜서 휘발성 가스처리하였다.

1.0㎖ 아세톤에 용해된 적합한 양의 시험화합물을 필터 패드에 피펫으로 적용하고 챔버를 즉시 밀봉하였다. 4시간후에 10 ppm v/v 최종 농도에 해당하는 에틸렌가스가 밀봉된 챔버에 주입된다. 16시간 후에, 공기가 유입되도록 챔버를 배기 후드(exhaust hood)에서 열고, 식물을 에틸렌 처리된 것과 에틸렌 처리되지 않은 규준을 0∼10 스케일로 하여 시험 화합물에 의해 부여되는 에틸렌에 기인한 상위생장(epinasty)에 대한 보호 정도에 대하여 육안으로 득점을 기록하였다. 10등급은 완전히 보호됨을 의미한다. 0등급은 에틸렌의 작용으로 부터 보호되지 않음을 의미한다. 기체 처리농도는 체적/체적이다.

2 단지의 파티오 종 토마토 식물의 모든 잎과 줄기가 적합한 양의 0.05% Silwett L-77 계면활성제를 이용하여 10% 아세톤/90%물에 용해된 시험 화합물로 완전히 덮히도록 DeVilbiss 분사기를 사용하여 분무적용 처리하였다. 식물을 4시간동안 건조후드에서 공기건조된 후, 4.8L 폴리스티렌 챔버로 이송하고 밀봉된다.

10 ppm v/v 최종 농도에 해당하는 에틸렌가스가 밀봉된 챔버에 주입된다. 16시간 후에, 공기가 유입되도록 챔버를 배기 후드(exhaust hood)에서 열고, 식물을 에틸렌 처리된 것과 에틸렌 처리되지 않은 규준을 0 ∼10 스케일로 하여 실험 화합물에 의해 부여되는 에틸렌에 기인한 상위생장에 대한 보호 정도에 대하여 육안으로 득점을 기록하였다. 10등급은 완전히 보호됨을 의미한다. 0등급은 에틸렌의 작용으로 부터 보호되지 않음을 의미한다. 상기 시험 결과는 다음과 같다:

화합물 #	기체1000 ppm	기체10 ppm
1	NT	NT
2	10	3
3	10	6
4	0	0
5	10	0
6	5	0

NT는 시험하지 않음을 나타낸다.

Claims

식물을 유효 에틸렌 반응-억제양의 화학식의 화합물, 이들의 거울상이성질체(enantiomers), 입체이성질체(stereoisomers), 염 및 이들의 혼합물; 혹은 이들의 조성물과 접촉시키는 단계를 포함하는 식물에서의 에틸렌 반응 억제방법.

(단, a) R¹, R², R³및 R⁴중 1∼4개는 각각 모노할로메틸, 디할로메틸, 트리할로메틸, 모노할로에틸, 디할로에틸, 모노할로프로필, 모노할로이소프로필, 1-히드록시메틸, 1-히드록시에틸, 2-히드록시에틸, 1-히드록시프로필, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 1-히드록시-1-메틸에틸, 2-히드록시-1-메틸에틸, 1-아미노-2-히드록시에틸, 1-할로-2-히드록시에틸, 2-아미노-1-히드록시에틸, 2-할로-1-히드록시에틸, 1,2-디히드록시에틸, 1-메톡시메틸, 1-에톡시메틸, 1-메톡시에틸, 2-메톡시에틸, 1-아미노메틸, 1-아미노에틸, 2-아미노에틸, 1-아미노-프로필, 2-아미노프로필, 3-아미노프로필, 1-아미노-1-메틸에틸, 2-아미노-1-메틸에틸, 1,2-디아미노에틸, 1-메틸아미노메틸, 1-에틸아미노메틸, 1-메틸아미노에틸, 2-메틸아미노에틸, 디메틸아미노메틸, -CH=NOH, -CMe=NOH, -CH₂CH=NOH, -CH=NOMe, -NHNH₂, -NMeNH₂, -NHNHMe, -NEtNH₂, -NHNHEt, -NHNMe₂, -NMeNHMe, -CH₂NHNH₂, -CH₂CH₂NHNH₂, -CH₂NMeNH₂, -CH₂NHNHMe, -CONH₂, -CH₂CONH₂, -NHCOR, -NHCOMe, -NMeCOH, -CONHMe, -CO₂Me, OCO₂R, -OCOH, -OCOMe, 1-시아노메틸, 1-시아노에틸, 2-시아노에틸, -CH₂CO₂H; 비치환 혹은 치환 니트로 (C₁-C₁₂)-알킬, 비치환 혹은 치환 니트로(C₁-C₁₂)알케닐, 비치환 혹은 치환 니트로 (C₁-C₁₂)알키닐, 비치환 혹은 치환 아지도 (C₁-C₁₂) 알킬, 비치환 혹은 치환 아지도 (C₁-C₁₂)알케닐 및 비치환 혹은 치환 아지도 (C₁-C₁₂)알키닐(단, 치환체는 1 내지 5이며, 할로, 시아노, 니트로소, 클로레이트, 브로메이트, 아이오데이트(iodate), 이소시아네이토, 이소시아나이도, 이소티오시아네이토, 펜타플루오로티오로 부터 선택됨)로 부터 독립적으로 선택되며;

b) R¹, R², R³및 R⁴중 0∼3개는 각각 수소, (C₁-C₄)알킬, (C₁-C₄)알케닐, (C₁-C₄)알키닐, 할로, (C₁-C₃)알콕시, -OCH₂CH=CH₂, -OCH₂C≡CH, -NH₂, -NHMe, -NHEt, -NH(n-Pr), -NH(i- Pr), -NMe₂, -NMeEt, -CO₂H 혹은 -NO₂로 구성되는 그룹으로 부터 독립적으로 선택된다.)
제 1항에 있어서, 상기 R¹, R², R³및 R⁴중 2은 수소임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 R¹과 R²가 수소이거나 혹은 R³과 R⁴가 수소임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 R²,R³및 R⁴는 수소임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 R¹,R²및 R⁴는 수소임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 에틸렌 반응은 하나 또는 그 이상의 꽃, 과실 및 야채의 원숙(ripening) 및/또는 노화; 잎, 꽃, 및 과실의 이탈(abscission); 관상용 식물, 절화(cut flowers), 관목, 종자 및 휴면종자(dormant seedlings)의 수명단축; 성장억제; 성장촉진; 옥신 활성; 말기 성장 억제; 끝눈 우성(apical dominance) 제어; 분지화 증대; 포기벌기(tillering) 증대; 식물 형태의 변형, 균류와 같은 식물 병원체에 대한 감염성의 조절; 생-화학 조성의 변화; 개화 혹은 종자발육정지 혹은 억제; 도복 작용(loding effects); 종자 발아 촉진; 휴면차단; 호르몬 작용; 및 상위생장(epinasty) 작용임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 R¹은 모노할로메틸, 디할로메틸, 트리할로메틸, 모노할로에틸, 디할로에틸, 모노할로프로필, 모노할로이소프로필, 1-히드록시메틸, 1-히드록시에틸, 2-히드록시에틸, 1-히드록시프로필, 2-히드록시프로필, 3-히드록시프로필, 1-히드록시-1-메틸에틸, 2-히드록시-1-메틸에틸, 1-아미노-2-히드록시에틸, 1-할로-2-히드록시에틸, 2-아미노-1-히드록시에틸, 2-할로-1-히드록시에틸, 1,2-디히드록시에틸, 1-메톡시메틸, 1-에톡시메틸, 1-메톡시에틸, 2-메톡시에틸, 1-아미노메틸, 1-아미노에틸, 2-아미노에틸, 1-아미노프로필, 2-아미노프로필, 3-아미노프로필, 1-아미노-1-메틸에틸, 2-아미노-1-메틸에틸, 1,2-디아미노에틸, 1-메틸아미노메틸, 1-에틸-아미노메틸, 1-메틸아미노에틸, 2-메틸아미노에틸 혹은 디메틸아미노메틸이며; 상기 R², R³및 R⁴는 수소임을 특징으로 하는 방법.
제 1항에 있어서, 상기 R¹은 히드록시메틸 혹은 2-히드록시에틸임을 특징으로 하는 방법.