用作除草剂的奥硝唑及相关的化合物的制作方法
【专利说明】用作除草剂的奥硝唑及相关的化合物 发明领域
[0001] 本发明涉及在抑制光合有机体的生长上有效并且对环境和对哺乳动物健康基本 上没有危害的除草剤。
[0002] 发明背景
[0003] 合成的化学品除草剂在现代农业中的大量使用已经引起了公众对人类健康和环 境污染的相关风险的关注。此外，已经观察到越来越多的除草剂抗性杂草。不断努力以识 别并且开发对宽范围的光合自养有机体有活性并且对人类健康和对环境是较少危害的除 草剂。
[0004] 在包括植物、藻类和蓝细菌的光合自养有机体中，光合器官（photosynthetic apparatus)是用于除草剂的常见靶标。这种器官包括将光转化成ATP和MDPH形式的化学 能的光反应和碳固定途径（卡尔文循环）。
[0005] 通过光合器官吸收的光被利用以使水氧化并且裂解成分子O2和质子，然而释放的 电子经由电子传递链被转移并且将NADP+还原成NADPH。跨越类囊体膜形成的质子梯度充当 用于从ADP和磷酸通过膜酶ATP合成酶的ATP形成的驱动力。若干种已知的除草剂被靶向 电子传递链中的多个位点；例如DCMU(敌草隆）或阿特拉津（Atrazine)抑制在与光合体系 II有关的两种醌类之间的电子转移，以及甲基紫精（百草枯）接受来自光合体系I的电子， 从而产生破坏光合器官的反应性氧物质（TrebstA. 2007.PhotosynthRes92:217-224)。
[0006] 卡尔文循环可以被大致地划分为三个阶段：（1)核酮糖-1，5-二磷酸（RuBP)的羧 化，即通过RuBP羧化酶/加氧酶（Rubisco)催化的反应，这导致产生3-磷酸甘油酸（PGA); (2)PGA还原成甘油醛-3-磷酸（GA3P)。PGA还原在使用在光反应中产生的ATP和NADPH、通 过磷酸甘油酸激酶和GA3P脱氢酶（GAPDH)催化的两个连续的反应中发生。GA3P通过磷酸 丙糖异构酶被异构化成二羟丙酮磷酸（DHAP)。这两种磷酸丙糖，GA3P和DHAP，是产生所有 碳水化合物及其有机物质的底物；以及（3)RuBP从磷酸丙糖在一系列的反应中再循环。根 据本发明人的最佳能力确定的是，迄今为止未曾报道能够穿透细胞膜并且靶向卡尔文循环 的除草剤。
[0007] 包括Rubisco和磷酸核酮糖激酶的若干种酶专门在卡尔文循环中起作用；然而， 与大部分的卡尔文循环酶类似的同功酶也在糖酵解途径和糖异生途径中起作用。尽管已 经报道被用作癌症和传染性疾病的抗新陈代谢药物的糖酵解和糖异生的抑制剂（Pelicano 等人，2006. 0ncogene25:4633-4646)，但没有文献报道能够穿透到光合有机体的细胞内的 卡尔文循环的选择性抑制剂。
[0008] 硝基咪唑衍生物，特别地4 (或5)-硝基咪唑衍生物已经被长期地报道为在治疗 由包括例如某些变形虫物种的病原性原生动物引起的传染病中是有用的（美国专利第 3, 435, 049 号和第 3, 493, 582 号）。
[0009] 另外的硝基咪唑衍生物被报道为可以被用作药物以及杀虫剂（insecticide)的 有效的杀真菌剂和抗细菌剂。例如，美国专利第4, 046, 773号公开还可以被用作除草剂的 具有杀虫剂活性的氨基甲酰基-咪唑衍生物。
[0010] 美国专利第5, 206, 257号和第5, 380, 865号公开可以被用于控制节肢动物、植物 线虫、肠虫（helminth)或原生动物的2-苯基咪挫衍生物。
[0011] 美国专利第4, 235,995号公开具有抗微生物、杀寄生虫和除草活性的1，4-双取 代-3-硝基吡唑的生产。优选的化合物是1-烷基或-烯基-4-吡唑甲酰胺、是腈。这些新 的化合物对于细菌性动物疾病的控制是特别有用的。
[0012] 日本专利申请公开第61109701号公开含有2-甲基-4 (5)-三氟甲基-5 (4)-硝基 咪唑作为活性成分的除草剤。该除草剂对宽范围的杂草是有效的并且可以通过土壤处理、 叶处理或在淹没条件下的处理作为出苗前或出苗后处理使用。
[0013]Edwards等人（EdwardsDI等人? 1974,Z.Pflanzenphysiol.Bd. 71:S424-427)不 出被认为是抗微生物剂药物的甲硝哒唑（i-e-羟乙基-2-甲基-5-硝基咪唑），在抑制光 合作用的电子传递中是有效的。甲硝哒唑被示出在光合体系II不运转并且抗坏血酸盐充 当电子源的体系中充当铁氧还蛋白连接的NADP+还原的強力抑制剂。体系包括NADP+、破碎 的菠菜叶绿体、中间电子载体（DCPIP)和铁氧还蛋白。
[0014] 奥硝唑（1-氯-3-(2-甲基-5-硝基-IH-咪唑-1-基）丙-2-醇）被认为是抗 细菌药物和抗原生动物药物。最近，已经说明奥硝唑抑制糖酵解酶甘油醛-3-磷酸脱氢酶 (GAPDH)和磷酸丙糖异构酶的活性（Pelicano等人，2006，同上）。奥硝唑被广泛地用于治 疗在家禽和在包括人类的哺乳动物中的细菌感染和原生动物感染。
[0015] 对于对环境没有危害并且对哺乳动物无害的具有宽范围活性的有效的除草剤，存 在公认的持续的需求。
[0016] 发明概述
[0017] 本发明涉及奥硝唑及与其相关的化合物作为除草剂的用途。这种除草剂具有可生 物降解的优点。
[0018] 本发明部分地基于奥硝唑明显地抑制光合作用而对光合自养有机体的呼吸作用 仅具有较小影响的意外发现。不希望受任何特定理论或作用机理束缚，这种差别抑制可 以归因于对參与卡尔文循环的酶的显著的抑制，特别地对卡尔文循环磷酸丙糖异构酶的抑 制，但不是对參与呼吸作用的其同功酶的抑制。
[0019] 因此，根据ー个方面，本发明提供抑制光合有机体的生长的方法，方法包括将具有 通式I的化合物或多种化合物、或其盐应用到有机体和/或所述有机体的生境：
【主权项】
1. 一种抑制光合有机体的生长的方法，包括将具有通式I的至少一种化合物或多种化 合物、或其盐应用到所述有机体和/或所述有机体的生境的步骤： 其中：
R1为H、卤素或C1-C4烷基； R2和R 3中的一个为H或卤素并且另一个为NO 2;并且 X为卤素，从而抑制所述光合有机体的生长。
2. 如权利要求1所述的方法，其中R 1S C ^C4烷基。
3. 如权利要求2所述的方法，其中R1为甲基。
4. 如权利要求1所述的方法，其中所述卤素选自由氟、氯、溴和碘组成的组。
5. 如权利要求4所述的方法，其中所述卤素为氯。
6. 如权利要求1所述的方法，其中R 1为甲基、R2为NO 2、R3为H并且X为氯，所述化合 物为奥硝唑、或其盐。
7. 如权利要求1所述的方法，其中所述光合有机体选自由植物、藻类和蓝细菌组成的 组。
8. 如权利要求7所述的方法，其中所述光合有机体为选自由水生植物和陆生植物组成 的组的植物。
9. 如权利要求7所述的方法，其中所述光合有机体为选自由绿藻类和硅藻类组成的组 的藻类。
10. 如权利要求1所述的方法，其中所述具有通式I的化合物或多种化合物被应用到所 述光合有机体。
11. 如权利要求10所述的方法，其中所述光合有机体为植物并且其中所述具有通式I 的化合物或多种化合物被应用到选自由根、芽、叶、花、果实、种子或其任何部分组成的组的 植物部分上。
12. 如权利要求1所述的方法，其中所述具有通式I的化合物或多种化合物被应用到所 述光合有机体的生境。
13. 如权利要求12所述的方法，其中所述光合有机体的生境包括选自由天然土壤、人 造土壤、天然含水介质和人造含水介质组成的组的生长介质。
14. 如权利要求1所述的方法，其中所述具有通式I的化合物或多种化合物被同时应用 到所述光合有机体和所述光合有机体的生境。
15. 如权利要求1所述的方法，其中所述具有通式I的化合物或多种化合物以足以抑制 所述光合有机体的生长的量被应用。
16. -种除草剂组合物，包含具有通式I的化合物或多种化合物、或其盐： 其中：
R1为H、卤素或C1-C4烷基； R2和R 3中的一个为H或卤素并且另一个为NO 2;并且 X为卤素，所述除草剂组合物还包含农业上可接受的稀释剂或载体。
17. 如权利要求16所述的组合物，其中R 1S C ^C4烷基。
18. 如权利要求17所述的组合物，其中R 1为甲基。
19. 如权利要求16所述的组合物，其中所述卤素选自由氟、氯、溴和碘组成的组。
20. 如权利要求19所述的组合物，其中卤素为氯。
21. 如权利要求16所述的组合物，其中R 1为甲基、R2为NO 2、R3为H并且X为氯，所述 化合物为奥硝唑或其盐。
22. 如权利要求16-21中任一项所述的组合物，还包含选自由以下组成的组的至少一 种另外的活性剂：杀真菌剂、杀虫剂、另外的除草剂、杀线虫剂、杀螨剂、杀细菌剂、植物生长 调节剂、肥料、土壤改良剂或其组合。
23. 如权利要求16-21中任一项所述的组合物，所述组合物以选自由可湿性粉末、粉 剂、糊剂、颗粒、粉末、乳剂、溶液、水溶性粉末、悬浮液、气溶胶和用天然物质和合成物质浸 渍并且被微封装在聚合物物质中的可流动的组合物组成的组的形式被配制。
【专利摘要】本发明涉及奥硝唑及相关的化合物作为对宽范围的光合自养有机体有活性的除草剂的用途。本发明的化合物示出有效的除草剂活性而对环境和对人类健康是无害的。
【IPC分类】A01P13-00, A01N43-50, A01P1-00
【公开号】CN104640451
【申请号】CN201380045716
【发明人】耶侯达·马库斯, 迈克尔·古雷维茨
【申请人】雷蒙特亚特特拉维夫大学有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2013年7月3日
【公告号】EP2869700A1, US20150189881, WO2014006617A1