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| 名前 | |
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| 推奨されるIUPAC名
(4-クロロ-2-メチルフェノキシ)酢酸 | |
| その他の名前
2-(4-クロロ-2-メチルフェノキシ)酢酸
4-クロロ-o-トリルオキシ酢酸 MCPA | |
| 識別子 | |
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3Dモデル（JSmol）
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| チェビ |
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| チェムBL |
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| ケムスパイダー |
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| ECHA 情報カード | 100.002.146 |
| ケッグ |
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パブケム CID
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| ユニ |
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CompTox ダッシュボード ( EPA )
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| プロパティ | |
| C 9 H 9塩素3 | |
| モル質量 | 200.62 グラムモル−1 |
| 外観 | 白から薄茶色の固体 |
| 密度 | 1.18-1.21グラム/ cm3 |
| 融点 | 114～118 °C (237～244 °F; 387～391 K) |
| 825 mg/L (23 °C)、[1] アミン塩[どれ? ] : 866 g/L エステル[どれ? ] : 5 mg/L | |
| 危険 | |
| 安全データシート（SDS） | 外部MSDS |
特に記載がない限り、データは標準状態（25 °C [77 °F]、100 kPa）の材料に関するものです。
インフォボックス参照
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MCPA（2-メチル-4-クロロフェノキシ酢酸）は、1945年に導入され、広く使用されているフェノキシ除草剤です。牧草地や穀物作物の広葉雑草を選択的に防除します。MCPAの作用機序は、植物に自然に存在する成長ホルモンであるオーキシンです。[2] [3]
歴史
1936 年、ICI の Jealott's Hill研究センターで、植物の成長に対するオーキシンの影響についての研究が開始され、小麦やオート麦などの作物に害を与えずに雑草を駆除する方法が具体的に模索されました。ウィリアム テンプルマンは、天然のオーキシンであるインドール-3-酢酸(IAA) を高濃度で使用すると、植物の成長が止まる可能性があることを発見しました。1940 年に、彼は IAA が穀物畑の広葉植物を枯らすという発見を発表しました。[4] [5] テンプルマンと ICI グループは、穀物作物の成長に悪影響を与えずに雑草の成長を阻害する点でIAA または1-ナフタレン酢酸と同等かそれ以上の選択活性を持つ化合物を探していました。彼らは、対応するフェノールをクロロ酢酸と希塩基にさらす簡単な置換反応で MCPA を合成しました。[6]
- 2-メチル-4-クロロフェノール + ClCH 2 CO 2 H +塩基→ MCPA + 塩基·HCl（塩酸）
1941年末までに、テンプルマンのグループは、試験した化合物の中でMCPAが最も活性の高い化合物の1つであることが明らかになったが、2,4-Dを含む他のオーキシン系除草剤も効果的であった。この研究は第二次世界大戦中に行われ、多重発見の例であった。4つのグループが英国と米国で独立して研究を行った。ICIチーム、英国のロザムステッド研究所のフィリップ・S・ナットマンと共同研究者、アメリカン・ケミカル・ペイント社のフランクリン・D・ジョーンズと共同研究者、シカゴ大学および米国農務省のエズラ・クラウス、ジョン・W・ミッチェルと共同研究者である。4つのグループはすべて戦時中の守秘義務法の対象であり、出版や特許開示の通常の手順には従わなかったが、ICIは1941年4月7日に英国でMCPAと2,4-Dの両方に関する申請書を提出した。 1942年12月、農業省での会議の後、ロザムステッドとICIの労働者は資金を共有し、ナットマンはICIの取り組みに参加するためにジェロッツヒルに引っ越しました。 [5] このグループの除草剤に関する最初の出版物は、元の発明者ではない他の労働者によって行われました。発見イベントの正確な順序は議論されています。[7] MCPAは、1945年にスレイド、テンプルマン、セクストンによって公開科学文献で初めて報告されました。[8] ICIがMCPA（たとえば2,4-Dではなく）を商品化する決定は、ICIが2-メチル-4-クロロフェノールにアクセスできたという事実に影響され、広範なフィールドテストの後、この物質は1946年に1％の粉末として初めて英国の農家に提供されました。[5]
作用機序
MCPAは植物成長ホルモン であるオーキシンの作用を模倣して作用し、感受性植物、主に双子葉植物において制御不能な成長と最終的には死をもたらします。[3] MCPAは葉から吸収され、植物の分裂組織に移行します。制御不能で持続不可能な成長が起こり、茎が巻き上がり、葉が枯れ、最終的には植物が死にます。
商用利用
MCPAは、一般的には塩またはエステル化された形で除草剤として使用される。このように使用すると、穀類作物や牧草地に生えるアザミやドックなどの広葉雑草を防除できる。MCPAは広葉植物に選択的に作用し、これにはほとんどの落葉樹が含まれる。クローバーは中程度の使用量であれば耐性がある。MCPAは現在、米国では使用制限のある農薬に分類されている。その使用は米国地質調査所によって地図化されており、そのデータによると1992年以降一貫して使用されており、最新のデータがある2017年までの10年間でわずかに減少している。この化合物は現在、ほぼ小麦にのみ使用されている。[9]
その毒性と生分解性は現在研究されている。製造業者は、ある製剤について「主に太平洋岸北西部での使用を目的とした、可能な限り安全なフェノキシ製品を必要とする特定の市場向けに設計された」と説明している。[10] 極めて毒性が高いわけではないが、[11] MCPA は金属イオンと錯体を形成し、それによって生体内利用能を高めることができることが判明しており、[12]この能力を利用する研究も行われている。[13]
化学物質の使用
MCPAは安価なため、様々な化学用途に使用されています。そのカルボン酸基は金属との共役錯体の形成を可能にします（上記参照）。酸官能基により、MCPAはより複雑な誘導体の多目的合成中間体となります。[14]
ブランド名
以下の市販製品にはMCPAが含まれています: [11]
- Agritox、Agroxone、Chiptox、Chwastox、Cornox、Methoxone、Rhonox、Spurge Power、Tigrex、Verdone Extra (英国)、Weed-Rhap、Weed'n'Feed、Weed-B-Gone、Zero Bindii & Clover Weeder (オーストラリア)、Jolt (オーストラリア)、BIN-DIE (オーストラリア)、Maatilan MCPA、K-MCPA、Hedonal、Basagran (フィンランド) など。
土壌の劣化
MCPA は米国で広く使用されているため、広範囲に拡散した MCPA とその生物学的および光化学的代謝物は、環境的に有害であると考えられる可能性があります。ただし、現在の研究では、土壌中での MCPA の分解に対する耐性はないことが示されています。
土壌中の挙動
MCPA除草剤は通常、水溶液で土壌表面や植物の葉に散布されますが、界面活性剤が追加されることもあります。土壌中のMCPAは植物の根に吸収され、師管を通って葉や茎に転座します。土壌に残ったMCPA残留物の半減期は通常24日です。[15]ただし、分解速度は温度や土壌水分などの環境条件に依存します。[16] MCPAは土壌中での移動性が高く、土壌粒子に強く吸着されず、フロイントリッヒ吸着のKf = 0.94および1/n = 0.68です。[15] [16]
環境リスク
MCPA が除草剤として広く使用されていることから、環境リスクが懸念されるため、ここ数十年で MCPA の環境リスクを評価するための研究が盛んに行われてきました。MCPA は哺乳類や水生生物に対して中程度の毒性があり、鳥類に対しては比較的毒性が低い可能性があります。[17] MCP (4-クロロ-2-メチルフェノール) は、フェノキシ系除草剤の合成中間体であり、 MCPA の分解による代謝物でもあります。1989 年には EU で合計 15,000 トンの MCP が製造されたと推定されています。[18] MCP は水生生物に対して非常に有毒であると考えられています。しかし、水と土壌で検出された MCPA と MCP の濃度は、すべての環境コンパートメントの予測無影響レベルよりも低く、潜在的なリスクは低いと考えられています。[18] [19]
MCPAのカルボキシル基は、金属を配位子として共役錯体を形成することができる。[20]水性環境の一般的なpH範囲では、MCPA金属錯体は金属イオンよりも溶解度が高い。MCPAは、カドミウムや鉛などの重金属の移動性と生体利用性に影響を与えるため、環境に有害である可能性がある。MCPAは酸官能基を有するため、より複雑な誘導体の合成中間体として多用途に利用できる[21] 。
-COOH + M + → -COOM + H +
生分解
MCPA は土壌中の植物や微生物によって生物学的に分解される。MCPA 分解の主な代謝物は MCP (4-クロロ-2-メチルフェノール) である。この経路はエーテル結合の切断によるもので、MCP と酢酸を生成する。別の経路はメチル基の水酸化によるもので、クロキシホナック (4-クロロ-2-ヒドロキシメチルフェノキシ酢酸) を生成する。最近の研究では、MCPA の生物学的分解は土壌微生物の tfdA 遺伝子によってコードされる α-ケトグルタル酸依存性ジオキシゲナーゼによって酵素的に触媒されることが実証されている。tfdA 遺伝子を持つ土壌固有の細菌は、MCPA を唯一の炭素源として利用できる可能性がある。[22] [23]
光劣化
MCPA は光化学的に分解されることもある。主な中間体である MCP の形成には 2 つの経路が考えられる。1 つは、ヒドロキシルラジカル•OH による MCPA の酸化である。ヒドロキシルラジカルが環に付加し、続いてラジカルがエーテル炭素に転移する。酸素が存在すると、ヒドロキシルラジカルの付加によってエーテル結合が切断され、MCP が生成される。もう 1 つは、正孔h + による MCPA の酸化である。正孔 h+ はカルボキシル基を分極し、CH 2 -COOH 結合が切断されて 4-クロロ-2-メチルフェニルホルメートが生成される。酸素が存在すると、正孔 h+ の酸化によって最終的に MCP も生成される。[21]
参考文献
- ^ Gimeno, Olga; Plucinski, Pawel; Kolaczkowski, Stan T.; Rivas, Francisco J.; Alvarez, Pedro M. (2003). 「市販の活性炭による除草剤 MCPA の除去: 平衡、速度論、可逆性」。Industrial & Engineering Chemistry Research . 42 (5): 1076–1086. doi :10.1021/ie020424x.
- ^ Reade, J., Cobb, AH (2002).除草剤：作用機序と代謝. 雑草管理ハンドブック. pp. 157–158.
{{cite book}}: CS1 maint: 複数の名前: 著者リスト (リンク) - ^ ab Grossmann, K. (2010). 「オーキシン系除草剤：作用機序と作用様式の現状」.害虫管理科学. 66 (2): 2033–2043. doi :10.1002/ps.1860. PMID 19823992.
- ^ Templeman, WG; Marmoy, CJ (1940 年 11 月)。「植物成長物質の溶液による散水と、これらの物質を含む種子処理が植物の成長に与える影響」。Annals of Applied Biology . 27 (4): 453–471. doi :10.1111/j.1744-7348.1940.tb07517.x。
- ^ abc Allen, HP; et al. (1978). 「第 5 章: 選択的除草剤」。Peacock, FC (編)。Jealott 's Hill: 1928-1978年の農業研究の 50 年間。Imperial Chemical Industries Ltd. pp. 35–41。ISBN 0901747017。
- ^ WG Templeman; WA Sexton (1946)。「植物種に対する合成植物成長物質の異なる効果。I. α-ナフチル酢酸および一般式 arylOCHCOO の化合物に対する種子発芽および初期成長反応」。Proceedings of the Royal Society of London。133 ( 872): 300–313。doi :10.1098/rspb.1946.0014。PMID 20994892 。
- ^ Troyer, James (2001). 「始まり：最初のホルモン除草剤の複数の発見」Weed Science . 49 (2): 290–297. doi :10.1614/0043-1745(2001)049[0290:ITBTMD]2.0.CO;2.
- ^ Slade, RE; Templeman, WG; Sexton, WA (1945). 「植物成長物質の植物種に対する異なる影響」. Nature . 155 : 497–498. doi :10.1038/155497a0. S2CID 46259091.
- ^ 米国地質調査所 (2020-06-18). 「MCPAの推定農業用途、2017年」 。 2020年9月1日閲覧。
- ^ 「Chiptox」。Nufarm 。 2020年9月1日閲覧。
- ^ ab "MCPA". Extrnsion Toxicology Network . コーネル大学。
- ^ J. Kobylecka; B. Ptaszynski; R. Rogaczewski; A. Turek (2003). 「フェノキシアルカン酸錯体。パート I. 鉛(II)、カドミウム(II)、銅(II)と4-クロロ-2-メチルフェノキシ酢酸(MCPA)との錯体」。Thermochimica Acta . 407 (1–2): 25–31. Bibcode :2003TcAc..407...25K. doi :10.1016/S0040-6031(03)00287-9.
- ^ R. Kruszynski; TJ Bartczak; B. Ptaszynski; A. Turek (2002). 「新規鉛ビス(4-クロロ-2-メチルフェノキシ)酢酸ポリマー錯体」。Journal of Coordination Chemistry . 55 (9): 1079–1089. doi :10.1080/0095897021000010035. S2CID 98738343.
- ^ プラサド、アッタルリ R.;ラマリンガム、タラパリ。ラオ、アダリ B.ディワン、プラカシュ V.サトゥール、プラハド B. (1989)。 「3-アリールオキシアルキル-6-アリール-7H-s-トリアゾロ[3,4-b][1,3,4]チアジアジンの合成と生物学的評価」。欧州医薬品化学ジャーナル。25 (2): 199–201。土井：10.1016/0223-5234(89)90116-5。
- ^ ab University of Hertfordshire (2016-10-17). 「MCPA」. sitem.herts.ac.uk . 2016年11月21日閲覧。
- ^ ab Helweg, A. (1987). 「土壌中の14C-MCPAの分解と吸着 - 濃度、温度、水分含有量が分解に与える影響」。雑草研究。27 ( 4 ): 287–296。Bibcode :1987WeedR..27..287H。doi :10.1111/ j.1365-3180.1987.tb00765.x。
- ^ 「MCPAの生態毒性学」。農薬特性データベース。ハートフォードシャー大学。 2016年10月17日閲覧。
- ^ UNEP 出版物、OECD SIDS、4-クロロ-2-メチルフェノール。http://www.inchem.org/documents/sids/sids/1570645.pdf
- ^ 飲料水の水質に関するガイドライン、第2版、第2巻。健康基準およびその他のサポート情報。世界保健機関、ジュネーブ、1996年。
- ^ Bala, Tanushree; Prasad, BLV; Sastry, Murali; Kahaly, Mousumi Upadhyay; Waghmare, Umesh V. (2007-07-19). 「異なる金属イオンとカルボン酸基との相互作用：定量的研究」. The Journal of Physical Chemistry A. 111 ( 28): 6183–6190. Bibcode :2007JPCA..111.6183B. doi :10.1021/jp067906x. ISSN 1089-5639. PMID 17585841.
- ^ ab Zertal, A.; Molnár-Gábor, D.; Malouki, MA; Sehili, T.; Boule, P. (2004-05-01). 「数種類の TiO2 上での 4-クロロ-2-メチルフェノキシ酢酸 (MCPA) の光触媒変換」. Applied Catalysis B: Environmental . 49 (2): 83–89. doi :10.1016/j.apcatb.2003.11.015. ISSN 0926-3373.
- ^ ベイラム、ジェイコブ;ニコライセン、メッテ H.ホルベン、ウィリアム E.ストロベル、ビャルネ W.ヤン・ソーレンセン。ヤコブセン、カールステン S. (2008-03-20)。 「フェノキシ酸改良農地土壌における常在菌によるtfdA遺伝子発現の直接解析」。ISMEジャーナル。2 (6): 677–687。Bibcode :2008ISMEJ...2..677B。土井：10.1038/ismej.2008.21。ISSN 1751-7362。PMID 18356824。
- ^ Nielsen, Morten S.; Bælum, Jacob; Jensen, Malene B.; Jacobsen, Carsten S. (2011-05-01). 「都市土壌における除草剤 MCPA の鉱化はクラス III tfdA 遺伝子の存在と成長に関連している」.土壌生物学および生化学. 43 (5): 984–990. Bibcode :2011SBiBi..43..984N. doi :10.1016/j.soilbio.2011.01.014.
外部リンク
- 農薬特性データベース (PPDB) のMCPA