植物成長調節剤、桂皮酸誘導体化合物、及びその製造方法
【課題】 自然環境下で分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い植物成長調節剤を提供する。
【解決手段】
シス桂皮酸及び／又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤であり、前記シス桂皮酸誘導体化合物が下記一般式(１)で表される植物成長調節剤である。
【化１】
一般式(１)
〔Ｒ１はシス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ容易に加水分解される置換基を示す。〕
さらに本発明は、下記一般式(２)で表される化合物である。
【化２】
一般式(２)
〔Ｒ２は置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。〕
【解決手段】
シス桂皮酸及び／又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤であり、前記シス桂皮酸誘導体化合物が下記一般式(１)で表される植物成長調節剤である。
【化１】
一般式(１)
〔Ｒ１はシス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ容易に加水分解される置換基を示す。〕
さらに本発明は、下記一般式(２)で表される化合物である。
【化２】
一般式(２)
〔Ｒ２は置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。〕
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物成長調節剤、新規な桂皮酸誘導体化合物、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農耕地等においては雑草害を回避するために、多くの合成除草剤が使用されている。また、公園等の緑地においては適切な植生管理を行うために、やはり多くの合成化合物が植物成長調節剤として投入されている。これらの植物成長調節剤にはフェノール系、ジフェニールエーテル系、酸アミド系、トリアジン系、カーバメイト系、フェノキシ系等多くの種類があるが、いずれもその有効成分は人工的に合成された有機化合物が主流である。これらの製剤は一般に疎水性が高く、自然環境中では分解されにくいものが多い(例えば非特許文献１を参照。)。
【０００３】
また、合成除草剤は人体においては、特定の臓器に蓄積して障害を引き起こしやすいとされていることから、近年は環境や人体に対して、より安全性の高い植物成長調節剤が求められていた(例えば非特許文献２を参照。)。
【０００４】
一方、自然界での分解が容易で、安全と思われる天然物である脂肪酸や桂皮酸を除草剤等としても用いたものが報告されているが、その生物成長調節剤としての効果は必ずしも十分ではなかった(例えば特許文献１、及び特許文献２を参照。)。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２１７６０５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１３０９号公報
【非特許文献１】石崎寛著「農薬科学」養賢堂1987年
【非特許文献２】植村振作・他著「農薬毒性の事典」三省堂 1988年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、自然環境下での分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い植物成長調節剤を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、植物のアレロパシー（他感作用）の研究において、シス桂皮酸が強い植物成長抑制効果を有することを見出し、本発明をするに至った。即ち本発明は、
【０００８】
＜１＞ シス桂皮酸、及び／又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤に係る。
【０００９】
＜２＞ 前記シス桂皮酸誘導体化合物が下記一般式(１)で表される植物成長調節剤に係る。
【００１０】
【化３】
一般式(１)
【００１１】
前記Ｒ１はシス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ容易に加水分解される置換基を示す。
【００１２】
＜３＞ 前記Ｒ１がアルカリ土類金属、アミノ基、Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基、置換基を有してもよいＣ5-8シクロアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよい複素環基である前記＜１＞に記載の植物成長調節剤に係る。
【００１３】
＜４＞ 前記Ｒ１が置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基である前記＜１＞に記載の植物成長調節剤に係る。
【００１４】
＜５＞ 前記Ｒ１が置換基を有してもよいグルコシル基である前記＜１＞に記載の植物成長調節剤に係る。
【００１５】
＜６＞ 下記一般式(２)で表される化合物に係る。
【００１６】
【化４】
一般式(２)
【００１７】
前記Ｒ２は置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。
【００１８】
＜７＞ 前記Ｒ２が置換基を有してもよいグルコシル基である前記＜６＞に記載の化合物に係る。
【００１９】
＜８＞ シス桂皮酸とフラノース、又はピラノースとのエステル化を特徴とする前記＜６＞に記載の化合物の製造方法に係る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、自然環境下で分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い植物成長調節剤を提供することができる。又、植物成長調節剤として有用な、新規のシス桂皮酸誘導体化合物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、シス桂皮酸又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤であり、さらに下記一般式(２)で表されるシス桂皮酸誘導体化合物である。以下本発明について詳細に説明する。
【００２２】
【化５】
一般式（２）
【００２３】
《植物成長調節剤》
本発明者らは、植物が他の植物に対して何らかの成長制御物質を分泌するアレロパシー現象を研究するなかで、ユキヤナギ，シジミバナなど数種のバラ科植物が、他の植物に対して著しく強い成長抑制作用を示すことを見いだした。バラ科植物であるユキヤナギを材料として、植物体内に存在する植物成長阻害作用の原因物質の研究を進めた結果、ユキヤナギの抽出物からその原因物質はグリコピラノシル‐シス桂皮酸であることを解明した。さらに前記グリコピラノシル‐シス桂皮酸の植物成長阻害活性本体が、シス桂皮酸であることを究明した。
【００２４】
従来から天然物である桂皮酸に、植物の生育を抑制する効果があることは知られていた。桂皮酸はその構造上からシス形とトランス形が存在するが、シス形は不安定で自然界に存在する桂皮酸はトランス形であり、前記植物の生育抑制効果が知られているものも、トランス桂皮酸に関するもので、シス桂皮酸が植物の生育阻害効果を有することは知られていなかった。
【００２５】
前記ユキヤナギから抽出されたグリコピラノシル‐シス桂皮酸は、酸又はアルカリにより容易に加水分解されシス桂皮酸となる。前記グリコピラノシル‐シス桂皮酸は、前記ユキヤナギ等の植物体内においては無毒状態で、且つ不安定なシス型構造を維持するためにシス桂皮酸にピラノシル基が付加されているものと推測される。前記ユキヤナギから分泌されると、自然環境下において容易に加水分解され、他の植物に作用するときはシス桂皮酸として効果を発揮するものと考えられる。
【００２６】
本発明の植物成長調節剤は、シス桂皮酸、及び／又はその誘導体化合物を有効成分とするものである。シス桂皮酸の構造を下記構造式(１)に示す。
【００２７】
【化６】
構造式(１)
【００２８】
前記シス桂皮酸はアルカリ金属と塩を形成していても良い。前記アルカリ金属としては、ナトリウム、及びカリウムを挙げることができる。
【００２９】
本発明のシス桂皮酸誘導体化合物を下記一般式(１)に示す。
【００３０】
【化７】
一般式 (１)
【００３１】
前記Ｒ１は、シス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ酸又はアルカリ環境下で容易に加水分解される置換基である。
【００３２】
前記一般式(１)において、Ｒ１は具体的には、アルカリ土類金属、アミノ基、Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基、置換基を有してもよいＣ5-8シクロアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよい複素環基を挙げることができる。
【００３３】
前記アルカリ土類金属としては、カルシウム、及びマグネシウムを挙げることができる。
【００３４】
前記Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩を挙げることができる。
【００３５】
前記Ｃ１-５直鎖アルキル基としては、エチル基、プロピル基、ブチル基がより好ましい。
【００３６】
前記Ｃ１-５分枝鎖アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基がより好ましい。
【００３７】
前記Ｃ１-５アルケニル基としては、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基がより好ましい。
【００３８】
前記Ｃ5-8シクロアルキル基としては、単環式飽和一価基の他に、単環式不飽和炭化水素の一価基を含み、中でもシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテンイル基、シクロヘキセンイル基がより好ましい。
【００３９】
前記複素環基としては、例えばフリル、テトラヒドロフリル、ピラニル、テトラヒドロピラル、クロメニル、クロマニル、イソベンゾフラニル、ピロリル、ピロリニル、ピロリジニル、オキサゾリル、イソキサゾリル、オキサゾリニル、オキサゾリジニル、イソキサゾリニル、チアゾリル、イソチアゾリル、チアゾリニル、チアゾリジニル、イソチアゾリニル、ピラゾリル、ピラゾリジニル、イミダゾリル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、オキサジアゾリル、オキサジアゾリニル、チアジアゾリニル、トリアゾリル、トリアゾリニル、トリアゾリジニル、テトラゾリル、テトラゾリニル、ピリジル、ジヒドロピリジル、テトラヒドロピリジル、ピペリジル、オキサジニル、ジヒドロオキサジニル、モルホリノ、チアジニル、ジヒドロチアジニル、チアモルホリノ、ピリダジニル、ジヒドロピリダジニル、テトラヒドロピリダジニル、ヘキサヒドロピリダジニル、
【００４０】
オキサジアジニル、ジヒドロオキサジアジニル、テトラヒドロオキサジアジニル、チアジアゾリル、チアジアジニル、ジヒドロチアジアジニル、テトラヒドロチアジアジニル、ピリミジニル、ジヒドロピリミジニル、テトラヒドロピリミジニル、ヘキサヒドロピリミジニル、ピラジニル、ジヒドロピラジニル、テトラヒドロピラジニル、ピペラジニル、トリアジニル、ジヒドロトリアジニル、テトラヒドロトリアジニル、ヘキサヒドロトリアジニル、テトラジニル、ジヒドロテトラジニル、インドリル、インドリニル、イソインドリル、インダゾリル、キナゾリニル、ジヒドロキナゾリル、テトラヒドロキナゾリル、カルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾオキサゾリニル、ベンゾイソキサゾリル、ベンゾイソオキサゾリニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソチアゾリニル、ベンゾイミダゾリル、
【００４１】
インダゾリニル、キノリニル、ジヒドロキノリニル、テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、ジヒドロイソキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、ピリドインドリル、ジヒドロベンゾオキサジニル、シンノリニル、ジヒドロシンノリニル、テトラヒドロシンノリル、フタラジニル、ジヒドロフタラジニル、テトラヒドロフタラジニル、キノキサリニル、ジヒドロキノキサリニル、テトラヒドロキノキサリニル、プリニル、ジヒドロベンゾトリアジニル、ジヒドロベンゾテトラジニル、フェノチアジニルフラニル、チエニル、ベンゾフラニル、ベンゾチエニル等が挙げられる。これら複素環基は置換可能な任意の位置にオキソ体又はチオケトン体となっているものも含むことができる。
【００４２】
中でも前記Ｒ１としては、自然環境下での分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高いことから、フラノシル基、又はピラノシル基が好ましく、グルコシル基が特に好ましい。
【００４３】
置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基における置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、メチル基等を挙げることができる。
【００４４】
前記置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよい複素環基における置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、Ｃ１−６アルキル基、Ｃ１−６アルコキシ基、Ｃ１−６ハロアルキル基、アミノ基、モノ又はジＣ１−６アルキルアンモニウム塩を挙げることができる。
【００４５】
本発明の植物成長調節剤であるシス桂皮酸は、
3-Phenyl-2-propynoic acidを、乾燥メタノールに溶解し、水素ガスと還元反応をさせることにより得ることができる。
【００４６】
あるいはシス桂皮酸は、市販のトランス桂皮酸を紫外線照射することによっても得ることもできる。混合物として得られたシス桂皮酸化合物は、化学修飾型シリカゲルを充填したカラムを装着した高速液体クロマトグラフィーにより精製することができる。
【００４７】
本発明の植物成長調節剤であるシス桂皮酸誘導体は、シス桂皮酸をアセトニトリルなどの溶媒に溶解し、触媒であるエチルジイソプロピルアミン（Hunig'sbase）の存在下で、水酸基を持つ化合物のハロゲン化物を加えることにより、得ることができる。
【００４８】
又、シス桂皮酸誘導体は、シス桂皮酸を硫酸、塩酸、p-トルエンスルホン酸などの酸触媒の存在下で、水酸基を持つ化合物を加えて加熱することによっても得ることができる。
【００４９】
更に、シス桂皮酸誘導体は、シス桂皮酸、シス桂皮酸塩、又はシス桂皮酸ハロゲン化物を、ピリジン等の塩基性有機溶媒に溶解させ、水酸基を持つ化合物を加えることによっても得ることができる
【００５０】
本発明の植物成長調節剤は、対象とする植物を限定しない。例えば、水田においては、タイヌビエ、タマガヤツリ、アゼナなどの一年生雑草、および、ホタルイ、ミズガヤツリ、ウリカワなどの多年生雑草の防除を目的とした、水田用除草剤として用いることが出来る。
【００５１】
畑地や樹園地においては、スズメノテッポウ、ヤエムグラ、メヒシバ、オオイヌノフグリなどの一年生および越年生雑草、およびオオアレチノギク、セイタカアワダチソウ、カヤツリグサなどの多年生雑草を目的とした畑地用および樹園地用除草剤あるいは植物成長調節剤として使用することが出来る。
【００５２】
更に本発明の植物成長調節剤は、水田や畑地以外に、例えば休耕田畑、畦畔、農道、水路、牧草造成地、墓地、公園、道路、運動場、建物の周辺の空き地、開墾地、線路、森林等における一般雑草の防除に使用することもできる。
【００５３】
本発明の植物成長調節剤は、出芽前及び出芽後１〜３日目の植物に対して特に優れた成長抑制作用を示す。したがって、有用植物の植え付け予定地に予め処理するか、有用植物の植え付け後（有用植物が樹園地の如く既に定植されている場合を含む）雑草の発生一ヶ月以内に処理することが、本発明植物成長調節剤の有する生理活性を効果的に発現させる上から望ましい。
【００５４】
しかし本発明の植物成長調節剤は、雑草の生育始期に限定されるものではなく、発生後一ヶ月以降の栄養成長期あるいは繁殖栄養期の雑草の防除に対しても有効である。
【００５５】
本発明の植物成長調節剤は、化合物単体を水に溶解して使用することができるが、界面活性剤あるいは溶剤などの液体担体に溶解若しくは分散させ、又はベントナイト等の粉末担体と混合若しくは吸着させての使用がより好ましい。さらに、効果を高める目的でこれら溶解若しくは分散させ、又は混合若しくは吸着させた本発明の植物成長調節剤に、乳化剤、分散剤、懸濁剤、展着剤、浸透剤、湿潤剤、安定剤などを添加し、乳剤、油剤、水和剤、粉剤、水溶剤などの製剤として使用することができる。
【００５６】
本発明の植物成長調節剤は、0.001〜100％の濃度のものを、成長阻害若しくは枯殺目的の植物の茎葉に直接施用する。又、植物の発生を防止するためには、当該目的とする場所の土壌に直接処理して使用する。
【００５７】
本発明の植物成長調節剤の使用量は、種々の因子、例えば目的とする植物、該植物の発生・生育状況、植物の発育傾向、天候、環境条件、剤型、施用方法、施用場所、施用時期等により変動する。目的に応じて剤型、施用量を適宜選択して使用する。
【００５８】
本発明の植物成長調節剤は、防除対象草種、防除適期の拡大のため、あるいは薬量の低減をはかる目的で、他の除草剤、植物成長調節剤などと配合して使用することも可能である。
【００５９】
《シス桂皮酸誘導体化合物》
さらに本発明は、下記一般式(２)で表されるシス桂皮酸誘導体化合物である。
【００６０】
【化８】
一般式 (２)
【００６１】
前記一般式(２)においてＲ２は、置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。
【００６２】
中でも下記構造式(２)で示される化合物、
［1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranose］、
および構造式(３)で示される化合物、
［6-O-(4’-hydroxy-2’-methylene-butyroyl)-1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranose］は、ユキヤナギから抽出された天然の化合物として特筆できる。
【００６３】
【化９】
構造式(２)
【００６４】
【化１０】
構造式(３)
【００６５】
本発明の構造式(２)、および構造式(３)で示される化合物は、例えばバラ科の植物であるユキヤナギあるいはシジミバナの葉から得ることができる。ユキヤナギあるいはシジミバナの葉をメタノールあるいはメタノールと水の混液等で抽出し、溶媒を留去後、これを水に加えて懸濁して酢酸エチルと分配する。活性炭、シリカゲル、化学修飾型シリカゲル、アルミナ、セルロースを担体とするカラムクロマトグラフィー等を用いて分画を行うことによって、水画分からは構造式(２)で示される化合物が、酢酸エチル画分からは構造式(３)で示される化合物を得ることができる。
【００６６】
また、構造式(２)あるいは構造式(３)で示される化合物を、酸あるいはアルカリ加水分解することにより、構造式(１)で示されるシス桂皮酸化合物が得られる。
【実施例】
【００６７】
以下に本発明の内容を実施例によりさらに具体的に示すが、本発明は本実施例の記載に限定されるものではない。
【００６８】
(試験1)
〈シス桂皮酸誘導体化合物の精製〉
ユキヤナギの生葉110gをメタノール2．6Lを用いて抽出した後、得られた抽出物からロータリーエバポレータを用いてメタノールを留去して濃縮・乾固した。これを水に懸濁し、酢酸エチルと分配して、水画分と酢酸エチル画分を得た。
【００６９】
水画分は、活性炭（クロマトグラフ用活性炭素、和光純薬工業（株）製、水を用いて充填）を吸着剤とするカラムクロマトグラフィーに付し、カラムを水で洗浄後、90%メタノールで溶出した。メタノールで溶出された画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、少量のメタノールに溶かした。
【００７０】
次に、このメタノールに溶かした画分は、シリカゲル（ワコーゲルCー200、和光純薬工業（株）製）を吸着剤とするカラムクロマトグラフィーに付し、カラムをクロロホルムで洗浄後、20 %メタノール／クロロホルムで溶出した。この画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、少量の水に溶かした。
【００７１】
次に、この水に溶かした画分は、オクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤（Bondesil C18、ジーエルサイエンス（株）製）を用いたカラムクロマトグラフィーに付し、カラムから20 %メタノール／水を用いて溶出した。得られた画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、再び少量の水に溶かした。
【００７２】
次に、この水に溶解した画分はオクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤を充填したカラム（Inertsil(R)ODS-3、4．6mmf×250mm、ジーエルサイエンス（株）製）を用いた分取用の高速液体クロマトグラフィーに注入し、UV280nmでモニターしながら30%メタノール／水で溶出（流速4 mL min-1）した。試料を注入してから37 - 40分後に検出されたピークを集め、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮することにより、化合物Ａをペーストとして得た。
【００７３】
酢酸エチル画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、少量の水に溶かした。この水に溶解した画分は、オクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤（Bondesil C18、ジーエルサイエンス（株）製）を用いたカラムクロマトグラフィーに付し、カラムを20 %メタノール／水により洗浄後、60%MeOHにより溶出した。得られた画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、再び少量の水に溶かした。
【００７４】
次に、この水に溶解した画分はオクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤を充填したカラム（Inertsil(R)ODS-3、4.6mmf×250mm、ジーエルサイエンス（株）製）を用いた分取用の高速液体クロマトグラフィーに注入し、UV280nmでモニターしながら50%メタノール／水で溶出（流速4 mL min-1）した。試料を注入してから54 - 58分後に検出されたピークを集め、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮することにより、化合物Ｂをペーストとして得た。
【００７５】
(試験２)
〈化合物Ａの構造決定〉
前記化合物Ａは、フォトダイオードアレイ検出器付き高速液体クロマトグラフィーによる分離を行い、クロマトグラム上で当該ピークのUV吸収スペクトルを測定すると、279 nmにピークを示した。前記化合物Ａを重メタノールに溶解させ、1H-NMR、13C-1H COSY、 13C-NMRおよびDEPTスペクトルを測定したところ、１分子中に１個のピラノース(95.7 ppm; アノマー炭素１個、71.1〜78.9 ppm; -CH(OH)- 炭素４個、 62.4 ppm; 末端-CH2OH炭素１個)の存在、および１個の桂皮酸（166.1 ppm;カルボキシル炭素１個、119.5および146.4 ppm;アルケン炭素ペア (-CH=CH-)１組、 129.0〜136.0 ppm、 1位置換ベンゼンに対応する６個の炭素）の存在が示された。HMBC分析により、桂皮酸のC1位のカルボキシル炭素と糖のC1位がグリコシド結合していることが明らかとなった。
【００７６】
前記化合物Ａの糖組成を明らかにするために、前記化合物Ａを5%乾燥塩酸／メタノールにより80℃で18時間反応させてメチル化単糖を得、これを乾固後、ピリジンに溶解し、ヘキサメチルジシラザンおよびトリメチルクロロシランの混液（２：１）を加えて80℃で20分間加熱することによりトリメチルシリル化して、ガスクロマトグラフ分析により標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較した。標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較し、これが一致するものについてはさらにco-injectionによりピークが完全に一致することを確認した。その結果、前記化合物Ａに含まれる糖は、グルコースであることが確認された。グルコースのC1位（アノマー位）の立体配座は、1H-NMRの結合定数が8Hzであったことからbと決定した。桂皮酸中のアルケン炭素ペアの立体配座は、1H-NMRの結合定数が13 Hzであったことからcisと決定した。
【００７７】
また、高分解能FAB-MSの分析により[M+H]+= 311.1147が得られたことから、前記化合物Ａの分子量は310であり、元素組成はC15H19O7と決定した。以上の情報から、前記化合物Ａが下記構造式(２)に示される、1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranoseであることが明らかになった。
【００７８】
【化１１】
構造式(２)
【００７９】
(試験３)
〈化合物Ｂの構造決定〉
前記化合物Ｂは、フォトダイオードアレイ検出器付き高速液体クロマトグラフィーによる分離を行い、クロマトグラム上で当該ピークのUV吸収スペクトルを測定すると、280 nmにピークを示した。前記化合物Ｂを重メタノールに溶解させ、1H-NMR、13C-1H COSY、 13C-NMRおよびDEPTスペクトルを測定したところ、１分子中に１個のピラノース(95.7 ppm; アノマー炭素１個、71.4〜78.0 ppm; -CH(OH)- 炭素４個、 64.2 ppm; 末端-CH2OH炭素１個)、１個の桂皮酸（166.2 ppm;カルボキシル炭素１個、 119.4および146.0ppm;アルケン炭素ペア (-CH=CH-)１組、 129.1〜136.0 ppm、 1位置換ベンゼンに対応する６個の炭素）、および１個の2-methylene butyrate (168.3 ppm;カルボキシル炭素１個、138.7および128.0 ppm; アルケン炭素(-CH=CH-)ペア１組、 36.4 ppm; メチレン炭素１個、 61.6 ppm; 末端 -CH2OH炭素１個)の存在が示された。HMBC分析により、桂皮酸のC1位のカルボキシル炭素と糖のC1位がグリコシド結合していること、および2-methylenebutyrateのカルボキシル炭素が糖のC6位に結合していることが明らかとなった。
【００８０】
前記化合物Ｂの糖組成を明らかにするために、前記化合物Ｂを5%乾燥塩酸／メタノールにより80℃で18時間反応させてメチル化単糖を得、これを乾固後、ピリジンに溶解し、ヘキサメチルジシラザンおよびトリメチルクロロシランの混液（２：１）を加えて80℃で20分間加熱することによりトリメチルシリル化して、ガスクロマトグラフ分析により標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較した。標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較し、これが一致するものについてはさらにco-injectionによりピークが完全に一致することを確認した。その結果、本発明の構造式(３)に含まれる糖は、グルコースであることが確認された。グルコースのC1位（アノマー位）の立体配座は、1H-NMRの結合定数が8 Hzであったことからbと決定した。桂皮酸中のアルケン炭素ペアの立体配座は、1H-NMRの結合定数が13 Hzであったことからcisと決定した。
【００８１】
また、高分解能FAB-MSの分析により[M+H]+= 409.1529が得られたことから、前記化合物Ｂの分子量は408であり、元素組成はC20H25O9と決定した。以上の情報から、前記化合物Ｂが下記構造式(３)に示される、
6-O-(4’-hydroxy-2’-methylene-butyroyl)-1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranoseであることが明らかになった。
【００８２】
【化１２】
構造式(３)
【００８３】
(試験４)
〈構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の植物成長阻害活性の解明〉
本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物が、高い植物成長阻害作用を持つことを裏付ける試験例を以下に説明する。
直径27mmのガラス製ペトリ皿に同径のろ紙（東洋ろ紙、No. 1）を１枚敷き、これに本発明の構造式(２)あるいは構造式(３)で示される化合物を、0.1μM、0.3μM、1.0μM、3.0μM、10.0μM、30.0μM、100.0μMの７区分として添加した。40℃にて減圧・乾固後、水0.7mLを加え、レタスの催芽種子を6粒置床した。その後、20℃、暗所にて48時間インキュベートし、この間に伸長成長した植物の根の長さを測定することによって、幼根伸長に対する成長阻害活性を検出した。植物生育阻害活性は、水のみを加えた対照区の植物の根の長さに対する百分率で示した。また比較のため、天然有機化合物として強い植物成長阻害活性を持っているシスアブシジン酸をも試験に供試した。結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】
本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物は、いずれも10-6M前後でレタスの幼根伸長を50 %阻害した。この活性はシスアブシジン酸よりもおよそ10倍強かった。シスアブシジン酸は天然植物生育阻害物質としては非常に強い活性を持っていることが知られているが、本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物はそのシスアブシジン酸よりも明らかに強い植物生育阻害活性を持っていることが示された。
【００８６】
(試験５)
〈構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の植物成長阻害活性本体の解明〉
本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の強い植物成長阻害活性が、化学構造のどの部分に由来するのかを解明するために、構造式（２）の化合物および構造式(３)の化合物の部分構造であるシス桂皮酸を、以下に示す方法により調製し、その植物成長阻害活性を調べた。
【００８７】
市販のトランス桂皮酸（和光純薬）をアセトンあるいはメタノール等の溶媒に溶解させ、シャーレ等の容器に注いだ後、UV照射(254 nm)を24時間行った。この操作により、トランス桂皮酸溶液はシス桂皮酸とトランス桂皮酸の混合溶液となった。この混合溶液は、オクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤を充填したカラム（Shim-packPREP-ODS(H)、4.6mmf×250mm、島津製作所製）を装着した分取高速液体クロマトグラフィーに注入し、UV 280nmでモニターしながら50%メタノール／水あるいはアセトニトリル／水で溶出させ、検出されたピークを集め、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮することにより、純度の高いシス桂皮酸を得ることができた。
【００８８】
シス桂皮酸の植物成長阻害活性を、試験４と同様に行った。比較のために構造式（２）の化合物、構造式(３) の化合物およびトランス桂皮酸もあわせて供試した。結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
【００９０】
その結果、シス桂皮酸の植物成長阻害活性は本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物と全く同一であることを見いだした。すなわち、本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の植物成長阻害活性は、構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の部分構造であるシス桂皮酸に由来していることが明らかになった。また、シス桂皮酸のC2位の立体を変えただけのトランス桂皮酸では、植物成長阻害活性はおよそ1000分の１になることが明らかになった。すなわち、本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の活性本体はシス桂皮酸であり、二重結合部分の立体をtransに変えたトランス桂皮酸では活性が著しく劣ることを見いだした。
【００９１】
(試験６)
〈本発明の植物成長調節剤の各種植物に対する植物成長阻害活性〉
本発明の植物成長調節剤の各種植物に対する植物成長阻害活性を、構造式（２）の化合物、 構造式(３) の化合物、その活性本体であるシス桂皮酸（構造式（１）で示される化合物）、及びトランス桂皮酸について調査した。植物生育阻害活性は、植物体を変える以外は試験４と同様に行った。チモシー根部の結果を表３に示す。
【００９２】
【表３】
【００９３】
シナダレスズメガヤ根部の結果を表４に示す。
【００９４】
【表４】
【００９５】
アオゲイトウ根部の結果を表５に示す。
【００９６】
【表５】
【００９７】
ハクサイ根部の結果を表６に示す。
【００９８】
【表６】
【００９９】
アカクローバ根部の結果を表７に示す。
【０１００】
【表７】
【０１０１】
表1ないし表７に示す結果より、本発明のシス桂皮酸及びシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤は、幅広い植物に有効であることが分る。
【０１０２】
〈シス桂皮酸誘導体化合物の製造方法〉
(試験７)
本発明の化合物は、試験１あるいは５に示した方法により調製することができるが、シス桂皮酸及びシス桂皮酸誘導体化合物は有機合成によって人工合成することもできる。
【０１０３】
3-Phenyl-2-propynoicacid10gを、乾燥メタノール100mLに溶解し、不活化したパラジウム触媒0.1gの存在下で室温にて水素ガスと還元反応させ、シス桂皮酸８．５ｇを得た。
【０１０４】
(試験８)
シス桂皮酸1gをアセトニトリル50mLに溶解し、触媒であるエチルジイソプロピルアミン（Hunig's base）0.1gの存在下で、ｐ−ブロモフェナシル塩化物塩2gを加えることによって、シス桂皮酸のｐ−ブロモフェナシルエステル2gを得た。
【０１０５】
(試験９)
シス桂皮酸1gをジクロロメタン50mLに溶解し、酸触媒としてｐ−トルエンスルホン酸1mLを加えた後アリルアルコール1mLを加え、３時間加熱・還流することによって、シス桂皮酸アリルエステル1.2gを得た。
【０１０６】
(試験１０)
シス桂皮酸15gに塩化チオニル17.7gおよび1滴のDMFを加え、水浴上で２時間反応させた。これを減圧蒸留することによってシス桂皮酸クロリド15gを得た。この桂皮酸クロリド1.8gにメタノール0.35gとピリジン2mlを加え、室温で4時間反応させて、シス桂皮酸メチルエステル1.5gを得た。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
農地等において作物を雑草害から守るために、単独あるいは他の化合物と混合して、分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い除草剤あるいは植物成長調節剤として、利用することができる。
又、公園等において植物の成長を適切に制御するために、単独あるいは他の化合物と混合して、分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い除草剤あるいは植物成長調節剤として、利用することができる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、植物成長調節剤、新規な桂皮酸誘導体化合物、及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
農耕地等においては雑草害を回避するために、多くの合成除草剤が使用されている。また、公園等の緑地においては適切な植生管理を行うために、やはり多くの合成化合物が植物成長調節剤として投入されている。これらの植物成長調節剤にはフェノール系、ジフェニールエーテル系、酸アミド系、トリアジン系、カーバメイト系、フェノキシ系等多くの種類があるが、いずれもその有効成分は人工的に合成された有機化合物が主流である。これらの製剤は一般に疎水性が高く、自然環境中では分解されにくいものが多い(例えば非特許文献１を参照。)。
【０００３】
また、合成除草剤は人体においては、特定の臓器に蓄積して障害を引き起こしやすいとされていることから、近年は環境や人体に対して、より安全性の高い植物成長調節剤が求められていた(例えば非特許文献２を参照。)。
【０００４】
一方、自然界での分解が容易で、安全と思われる天然物である脂肪酸や桂皮酸を除草剤等としても用いたものが報告されているが、その生物成長調節剤としての効果は必ずしも十分ではなかった(例えば特許文献１、及び特許文献２を参照。)。
【０００５】
【特許文献１】特開平０８−２１７６０５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１３０９号公報
【非特許文献１】石崎寛著「農薬科学」養賢堂1987年
【非特許文献２】植村振作・他著「農薬毒性の事典」三省堂 1988年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、自然環境下での分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い植物成長調節剤を提供することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、植物のアレロパシー（他感作用）の研究において、シス桂皮酸が強い植物成長抑制効果を有することを見出し、本発明をするに至った。即ち本発明は、
【０００８】
＜１＞ シス桂皮酸、及び／又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤に係る。
【０００９】
＜２＞ 前記シス桂皮酸誘導体化合物が下記一般式(１)で表される植物成長調節剤に係る。
【００１０】
【化３】
一般式(１)
【００１１】
前記Ｒ１はシス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ容易に加水分解される置換基を示す。
【００１２】
＜３＞ 前記Ｒ１がアルカリ土類金属、アミノ基、Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基、置換基を有してもよいＣ5-8シクロアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよい複素環基である前記＜１＞に記載の植物成長調節剤に係る。
【００１３】
＜４＞ 前記Ｒ１が置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基である前記＜１＞に記載の植物成長調節剤に係る。
【００１４】
＜５＞ 前記Ｒ１が置換基を有してもよいグルコシル基である前記＜１＞に記載の植物成長調節剤に係る。
【００１５】
＜６＞ 下記一般式(２)で表される化合物に係る。
【００１６】
【化４】
一般式(２)
【００１７】
前記Ｒ２は置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。
【００１８】
＜７＞ 前記Ｒ２が置換基を有してもよいグルコシル基である前記＜６＞に記載の化合物に係る。
【００１９】
＜８＞ シス桂皮酸とフラノース、又はピラノースとのエステル化を特徴とする前記＜６＞に記載の化合物の製造方法に係る。
【発明の効果】
【００２０】
本発明により、自然環境下で分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い植物成長調節剤を提供することができる。又、植物成長調節剤として有用な、新規のシス桂皮酸誘導体化合物を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明は、シス桂皮酸又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤であり、さらに下記一般式(２)で表されるシス桂皮酸誘導体化合物である。以下本発明について詳細に説明する。
【００２２】
【化５】
一般式（２）
【００２３】
《植物成長調節剤》
本発明者らは、植物が他の植物に対して何らかの成長制御物質を分泌するアレロパシー現象を研究するなかで、ユキヤナギ，シジミバナなど数種のバラ科植物が、他の植物に対して著しく強い成長抑制作用を示すことを見いだした。バラ科植物であるユキヤナギを材料として、植物体内に存在する植物成長阻害作用の原因物質の研究を進めた結果、ユキヤナギの抽出物からその原因物質はグリコピラノシル‐シス桂皮酸であることを解明した。さらに前記グリコピラノシル‐シス桂皮酸の植物成長阻害活性本体が、シス桂皮酸であることを究明した。
【００２４】
従来から天然物である桂皮酸に、植物の生育を抑制する効果があることは知られていた。桂皮酸はその構造上からシス形とトランス形が存在するが、シス形は不安定で自然界に存在する桂皮酸はトランス形であり、前記植物の生育抑制効果が知られているものも、トランス桂皮酸に関するもので、シス桂皮酸が植物の生育阻害効果を有することは知られていなかった。
【００２５】
前記ユキヤナギから抽出されたグリコピラノシル‐シス桂皮酸は、酸又はアルカリにより容易に加水分解されシス桂皮酸となる。前記グリコピラノシル‐シス桂皮酸は、前記ユキヤナギ等の植物体内においては無毒状態で、且つ不安定なシス型構造を維持するためにシス桂皮酸にピラノシル基が付加されているものと推測される。前記ユキヤナギから分泌されると、自然環境下において容易に加水分解され、他の植物に作用するときはシス桂皮酸として効果を発揮するものと考えられる。
【００２６】
本発明の植物成長調節剤は、シス桂皮酸、及び／又はその誘導体化合物を有効成分とするものである。シス桂皮酸の構造を下記構造式(１)に示す。
【００２７】
【化６】
構造式(１)
【００２８】
前記シス桂皮酸はアルカリ金属と塩を形成していても良い。前記アルカリ金属としては、ナトリウム、及びカリウムを挙げることができる。
【００２９】
本発明のシス桂皮酸誘導体化合物を下記一般式(１)に示す。
【００３０】
【化７】
一般式 (１)
【００３１】
前記Ｒ１は、シス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ酸又はアルカリ環境下で容易に加水分解される置換基である。
【００３２】
前記一般式(１)において、Ｒ１は具体的には、アルカリ土類金属、アミノ基、Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基、置換基を有してもよいＣ5-8シクロアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよい複素環基を挙げることができる。
【００３３】
前記アルカリ土類金属としては、カルシウム、及びマグネシウムを挙げることができる。
【００３４】
前記Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩としては、テトラメチルアンモニウム塩、テトラブチルアンモニウム塩を挙げることができる。
【００３５】
前記Ｃ１-５直鎖アルキル基としては、エチル基、プロピル基、ブチル基がより好ましい。
【００３６】
前記Ｃ１-５分枝鎖アルキル基としては、イソプロピル基、イソブチル基、sec-ブチル基、tert-ブチル基がより好ましい。
【００３７】
前記Ｃ１-５アルケニル基としては、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基がより好ましい。
【００３８】
前記Ｃ5-8シクロアルキル基としては、単環式飽和一価基の他に、単環式不飽和炭化水素の一価基を含み、中でもシクロペンチル基、シクロヘキシル基、シクロヘプチル基、シクロペンテンイル基、シクロヘキセンイル基がより好ましい。
【００３９】
前記複素環基としては、例えばフリル、テトラヒドロフリル、ピラニル、テトラヒドロピラル、クロメニル、クロマニル、イソベンゾフラニル、ピロリル、ピロリニル、ピロリジニル、オキサゾリル、イソキサゾリル、オキサゾリニル、オキサゾリジニル、イソキサゾリニル、チアゾリル、イソチアゾリル、チアゾリニル、チアゾリジニル、イソチアゾリニル、ピラゾリル、ピラゾリジニル、イミダゾリル、イミダゾリニル、イミダゾリジニル、オキサジアゾリル、オキサジアゾリニル、チアジアゾリニル、トリアゾリル、トリアゾリニル、トリアゾリジニル、テトラゾリル、テトラゾリニル、ピリジル、ジヒドロピリジル、テトラヒドロピリジル、ピペリジル、オキサジニル、ジヒドロオキサジニル、モルホリノ、チアジニル、ジヒドロチアジニル、チアモルホリノ、ピリダジニル、ジヒドロピリダジニル、テトラヒドロピリダジニル、ヘキサヒドロピリダジニル、
【００４０】
オキサジアジニル、ジヒドロオキサジアジニル、テトラヒドロオキサジアジニル、チアジアゾリル、チアジアジニル、ジヒドロチアジアジニル、テトラヒドロチアジアジニル、ピリミジニル、ジヒドロピリミジニル、テトラヒドロピリミジニル、ヘキサヒドロピリミジニル、ピラジニル、ジヒドロピラジニル、テトラヒドロピラジニル、ピペラジニル、トリアジニル、ジヒドロトリアジニル、テトラヒドロトリアジニル、ヘキサヒドロトリアジニル、テトラジニル、ジヒドロテトラジニル、インドリル、インドリニル、イソインドリル、インダゾリル、キナゾリニル、ジヒドロキナゾリル、テトラヒドロキナゾリル、カルバゾリル、ベンゾオキサゾリル、ベンゾオキサゾリニル、ベンゾイソキサゾリル、ベンゾイソオキサゾリニル、ベンゾチアゾリル、ベンゾイソチアゾリル、ベンゾイソチアゾリニル、ベンゾイミダゾリル、
【００４１】
インダゾリニル、キノリニル、ジヒドロキノリニル、テトラヒドロキノリニル、イソキノリニル、ジヒドロイソキノリニル、テトラヒドロイソキノリニル、ピリドインドリル、ジヒドロベンゾオキサジニル、シンノリニル、ジヒドロシンノリニル、テトラヒドロシンノリル、フタラジニル、ジヒドロフタラジニル、テトラヒドロフタラジニル、キノキサリニル、ジヒドロキノキサリニル、テトラヒドロキノキサリニル、プリニル、ジヒドロベンゾトリアジニル、ジヒドロベンゾテトラジニル、フェノチアジニルフラニル、チエニル、ベンゾフラニル、ベンゾチエニル等が挙げられる。これら複素環基は置換可能な任意の位置にオキソ体又はチオケトン体となっているものも含むことができる。
【００４２】
中でも前記Ｒ１としては、自然環境下での分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高いことから、フラノシル基、又はピラノシル基が好ましく、グルコシル基が特に好ましい。
【００４３】
置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基における置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、メチル基等を挙げることができる。
【００４４】
前記置換基を有してもよいフェニル基、置換基を有してもよい複素環基における置換基としては、ハロゲン原子、水酸基、Ｃ１−６アルキル基、Ｃ１−６アルコキシ基、Ｃ１−６ハロアルキル基、アミノ基、モノ又はジＣ１−６アルキルアンモニウム塩を挙げることができる。
【００４５】
本発明の植物成長調節剤であるシス桂皮酸は、
3-Phenyl-2-propynoic acidを、乾燥メタノールに溶解し、水素ガスと還元反応をさせることにより得ることができる。
【００４６】
あるいはシス桂皮酸は、市販のトランス桂皮酸を紫外線照射することによっても得ることもできる。混合物として得られたシス桂皮酸化合物は、化学修飾型シリカゲルを充填したカラムを装着した高速液体クロマトグラフィーにより精製することができる。
【００４７】
本発明の植物成長調節剤であるシス桂皮酸誘導体は、シス桂皮酸をアセトニトリルなどの溶媒に溶解し、触媒であるエチルジイソプロピルアミン（Hunig'sbase）の存在下で、水酸基を持つ化合物のハロゲン化物を加えることにより、得ることができる。
【００４８】
又、シス桂皮酸誘導体は、シス桂皮酸を硫酸、塩酸、p-トルエンスルホン酸などの酸触媒の存在下で、水酸基を持つ化合物を加えて加熱することによっても得ることができる。
【００４９】
更に、シス桂皮酸誘導体は、シス桂皮酸、シス桂皮酸塩、又はシス桂皮酸ハロゲン化物を、ピリジン等の塩基性有機溶媒に溶解させ、水酸基を持つ化合物を加えることによっても得ることができる
【００５０】
本発明の植物成長調節剤は、対象とする植物を限定しない。例えば、水田においては、タイヌビエ、タマガヤツリ、アゼナなどの一年生雑草、および、ホタルイ、ミズガヤツリ、ウリカワなどの多年生雑草の防除を目的とした、水田用除草剤として用いることが出来る。
【００５１】
畑地や樹園地においては、スズメノテッポウ、ヤエムグラ、メヒシバ、オオイヌノフグリなどの一年生および越年生雑草、およびオオアレチノギク、セイタカアワダチソウ、カヤツリグサなどの多年生雑草を目的とした畑地用および樹園地用除草剤あるいは植物成長調節剤として使用することが出来る。
【００５２】
更に本発明の植物成長調節剤は、水田や畑地以外に、例えば休耕田畑、畦畔、農道、水路、牧草造成地、墓地、公園、道路、運動場、建物の周辺の空き地、開墾地、線路、森林等における一般雑草の防除に使用することもできる。
【００５３】
本発明の植物成長調節剤は、出芽前及び出芽後１〜３日目の植物に対して特に優れた成長抑制作用を示す。したがって、有用植物の植え付け予定地に予め処理するか、有用植物の植え付け後（有用植物が樹園地の如く既に定植されている場合を含む）雑草の発生一ヶ月以内に処理することが、本発明植物成長調節剤の有する生理活性を効果的に発現させる上から望ましい。
【００５４】
しかし本発明の植物成長調節剤は、雑草の生育始期に限定されるものではなく、発生後一ヶ月以降の栄養成長期あるいは繁殖栄養期の雑草の防除に対しても有効である。
【００５５】
本発明の植物成長調節剤は、化合物単体を水に溶解して使用することができるが、界面活性剤あるいは溶剤などの液体担体に溶解若しくは分散させ、又はベントナイト等の粉末担体と混合若しくは吸着させての使用がより好ましい。さらに、効果を高める目的でこれら溶解若しくは分散させ、又は混合若しくは吸着させた本発明の植物成長調節剤に、乳化剤、分散剤、懸濁剤、展着剤、浸透剤、湿潤剤、安定剤などを添加し、乳剤、油剤、水和剤、粉剤、水溶剤などの製剤として使用することができる。
【００５６】
本発明の植物成長調節剤は、0.001〜100％の濃度のものを、成長阻害若しくは枯殺目的の植物の茎葉に直接施用する。又、植物の発生を防止するためには、当該目的とする場所の土壌に直接処理して使用する。
【００５７】
本発明の植物成長調節剤の使用量は、種々の因子、例えば目的とする植物、該植物の発生・生育状況、植物の発育傾向、天候、環境条件、剤型、施用方法、施用場所、施用時期等により変動する。目的に応じて剤型、施用量を適宜選択して使用する。
【００５８】
本発明の植物成長調節剤は、防除対象草種、防除適期の拡大のため、あるいは薬量の低減をはかる目的で、他の除草剤、植物成長調節剤などと配合して使用することも可能である。
【００５９】
《シス桂皮酸誘導体化合物》
さらに本発明は、下記一般式(２)で表されるシス桂皮酸誘導体化合物である。
【００６０】
【化８】
一般式 (２)
【００６１】
前記一般式(２)においてＲ２は、置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。
【００６２】
中でも下記構造式(２)で示される化合物、
［1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranose］、
および構造式(３)で示される化合物、
［6-O-(4’-hydroxy-2’-methylene-butyroyl)-1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranose］は、ユキヤナギから抽出された天然の化合物として特筆できる。
【００６３】
【化９】
構造式(２)
【００６４】
【化１０】
構造式(３)
【００６５】
本発明の構造式(２)、および構造式(３)で示される化合物は、例えばバラ科の植物であるユキヤナギあるいはシジミバナの葉から得ることができる。ユキヤナギあるいはシジミバナの葉をメタノールあるいはメタノールと水の混液等で抽出し、溶媒を留去後、これを水に加えて懸濁して酢酸エチルと分配する。活性炭、シリカゲル、化学修飾型シリカゲル、アルミナ、セルロースを担体とするカラムクロマトグラフィー等を用いて分画を行うことによって、水画分からは構造式(２)で示される化合物が、酢酸エチル画分からは構造式(３)で示される化合物を得ることができる。
【００６６】
また、構造式(２)あるいは構造式(３)で示される化合物を、酸あるいはアルカリ加水分解することにより、構造式(１)で示されるシス桂皮酸化合物が得られる。
【実施例】
【００６７】
以下に本発明の内容を実施例によりさらに具体的に示すが、本発明は本実施例の記載に限定されるものではない。
【００６８】
(試験1)
〈シス桂皮酸誘導体化合物の精製〉
ユキヤナギの生葉110gをメタノール2．6Lを用いて抽出した後、得られた抽出物からロータリーエバポレータを用いてメタノールを留去して濃縮・乾固した。これを水に懸濁し、酢酸エチルと分配して、水画分と酢酸エチル画分を得た。
【００６９】
水画分は、活性炭（クロマトグラフ用活性炭素、和光純薬工業（株）製、水を用いて充填）を吸着剤とするカラムクロマトグラフィーに付し、カラムを水で洗浄後、90%メタノールで溶出した。メタノールで溶出された画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、少量のメタノールに溶かした。
【００７０】
次に、このメタノールに溶かした画分は、シリカゲル（ワコーゲルCー200、和光純薬工業（株）製）を吸着剤とするカラムクロマトグラフィーに付し、カラムをクロロホルムで洗浄後、20 %メタノール／クロロホルムで溶出した。この画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、少量の水に溶かした。
【００７１】
次に、この水に溶かした画分は、オクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤（Bondesil C18、ジーエルサイエンス（株）製）を用いたカラムクロマトグラフィーに付し、カラムから20 %メタノール／水を用いて溶出した。得られた画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、再び少量の水に溶かした。
【００７２】
次に、この水に溶解した画分はオクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤を充填したカラム（Inertsil(R)ODS-3、4．6mmf×250mm、ジーエルサイエンス（株）製）を用いた分取用の高速液体クロマトグラフィーに注入し、UV280nmでモニターしながら30%メタノール／水で溶出（流速4 mL min-1）した。試料を注入してから37 - 40分後に検出されたピークを集め、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮することにより、化合物Ａをペーストとして得た。
【００７３】
酢酸エチル画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、少量の水に溶かした。この水に溶解した画分は、オクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤（Bondesil C18、ジーエルサイエンス（株）製）を用いたカラムクロマトグラフィーに付し、カラムを20 %メタノール／水により洗浄後、60%MeOHにより溶出した。得られた画分は、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮し、再び少量の水に溶かした。
【００７４】
次に、この水に溶解した画分はオクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤を充填したカラム（Inertsil(R)ODS-3、4.6mmf×250mm、ジーエルサイエンス（株）製）を用いた分取用の高速液体クロマトグラフィーに注入し、UV280nmでモニターしながら50%メタノール／水で溶出（流速4 mL min-1）した。試料を注入してから54 - 58分後に検出されたピークを集め、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮することにより、化合物Ｂをペーストとして得た。
【００７５】
(試験２)
〈化合物Ａの構造決定〉
前記化合物Ａは、フォトダイオードアレイ検出器付き高速液体クロマトグラフィーによる分離を行い、クロマトグラム上で当該ピークのUV吸収スペクトルを測定すると、279 nmにピークを示した。前記化合物Ａを重メタノールに溶解させ、1H-NMR、13C-1H COSY、 13C-NMRおよびDEPTスペクトルを測定したところ、１分子中に１個のピラノース(95.7 ppm; アノマー炭素１個、71.1〜78.9 ppm; -CH(OH)- 炭素４個、 62.4 ppm; 末端-CH2OH炭素１個)の存在、および１個の桂皮酸（166.1 ppm;カルボキシル炭素１個、119.5および146.4 ppm;アルケン炭素ペア (-CH=CH-)１組、 129.0〜136.0 ppm、 1位置換ベンゼンに対応する６個の炭素）の存在が示された。HMBC分析により、桂皮酸のC1位のカルボキシル炭素と糖のC1位がグリコシド結合していることが明らかとなった。
【００７６】
前記化合物Ａの糖組成を明らかにするために、前記化合物Ａを5%乾燥塩酸／メタノールにより80℃で18時間反応させてメチル化単糖を得、これを乾固後、ピリジンに溶解し、ヘキサメチルジシラザンおよびトリメチルクロロシランの混液（２：１）を加えて80℃で20分間加熱することによりトリメチルシリル化して、ガスクロマトグラフ分析により標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較した。標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較し、これが一致するものについてはさらにco-injectionによりピークが完全に一致することを確認した。その結果、前記化合物Ａに含まれる糖は、グルコースであることが確認された。グルコースのC1位（アノマー位）の立体配座は、1H-NMRの結合定数が8Hzであったことからbと決定した。桂皮酸中のアルケン炭素ペアの立体配座は、1H-NMRの結合定数が13 Hzであったことからcisと決定した。
【００７７】
また、高分解能FAB-MSの分析により[M+H]+= 311.1147が得られたことから、前記化合物Ａの分子量は310であり、元素組成はC15H19O7と決定した。以上の情報から、前記化合物Ａが下記構造式(２)に示される、1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranoseであることが明らかになった。
【００７８】
【化１１】
構造式(２)
【００７９】
(試験３)
〈化合物Ｂの構造決定〉
前記化合物Ｂは、フォトダイオードアレイ検出器付き高速液体クロマトグラフィーによる分離を行い、クロマトグラム上で当該ピークのUV吸収スペクトルを測定すると、280 nmにピークを示した。前記化合物Ｂを重メタノールに溶解させ、1H-NMR、13C-1H COSY、 13C-NMRおよびDEPTスペクトルを測定したところ、１分子中に１個のピラノース(95.7 ppm; アノマー炭素１個、71.4〜78.0 ppm; -CH(OH)- 炭素４個、 64.2 ppm; 末端-CH2OH炭素１個)、１個の桂皮酸（166.2 ppm;カルボキシル炭素１個、 119.4および146.0ppm;アルケン炭素ペア (-CH=CH-)１組、 129.1〜136.0 ppm、 1位置換ベンゼンに対応する６個の炭素）、および１個の2-methylene butyrate (168.3 ppm;カルボキシル炭素１個、138.7および128.0 ppm; アルケン炭素(-CH=CH-)ペア１組、 36.4 ppm; メチレン炭素１個、 61.6 ppm; 末端 -CH2OH炭素１個)の存在が示された。HMBC分析により、桂皮酸のC1位のカルボキシル炭素と糖のC1位がグリコシド結合していること、および2-methylenebutyrateのカルボキシル炭素が糖のC6位に結合していることが明らかとなった。
【００８０】
前記化合物Ｂの糖組成を明らかにするために、前記化合物Ｂを5%乾燥塩酸／メタノールにより80℃で18時間反応させてメチル化単糖を得、これを乾固後、ピリジンに溶解し、ヘキサメチルジシラザンおよびトリメチルクロロシランの混液（２：１）を加えて80℃で20分間加熱することによりトリメチルシリル化して、ガスクロマトグラフ分析により標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較した。標品のトリメチルシリル化糖と保持時間を比較し、これが一致するものについてはさらにco-injectionによりピークが完全に一致することを確認した。その結果、本発明の構造式(３)に含まれる糖は、グルコースであることが確認された。グルコースのC1位（アノマー位）の立体配座は、1H-NMRの結合定数が8 Hzであったことからbと決定した。桂皮酸中のアルケン炭素ペアの立体配座は、1H-NMRの結合定数が13 Hzであったことからcisと決定した。
【００８１】
また、高分解能FAB-MSの分析により[M+H]+= 409.1529が得られたことから、前記化合物Ｂの分子量は408であり、元素組成はC20H25O9と決定した。以上の情報から、前記化合物Ｂが下記構造式(３)に示される、
6-O-(4’-hydroxy-2’-methylene-butyroyl)-1-O-cis-cinnamoyl-b-d-glucopyranoseであることが明らかになった。
【００８２】
【化１２】
構造式(３)
【００８３】
(試験４)
〈構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の植物成長阻害活性の解明〉
本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物が、高い植物成長阻害作用を持つことを裏付ける試験例を以下に説明する。
直径27mmのガラス製ペトリ皿に同径のろ紙（東洋ろ紙、No. 1）を１枚敷き、これに本発明の構造式(２)あるいは構造式(３)で示される化合物を、0.1μM、0.3μM、1.0μM、3.0μM、10.0μM、30.0μM、100.0μMの７区分として添加した。40℃にて減圧・乾固後、水0.7mLを加え、レタスの催芽種子を6粒置床した。その後、20℃、暗所にて48時間インキュベートし、この間に伸長成長した植物の根の長さを測定することによって、幼根伸長に対する成長阻害活性を検出した。植物生育阻害活性は、水のみを加えた対照区の植物の根の長さに対する百分率で示した。また比較のため、天然有機化合物として強い植物成長阻害活性を持っているシスアブシジン酸をも試験に供試した。結果を表１に示す。
【００８４】
【表１】
【００８５】
本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物は、いずれも10-6M前後でレタスの幼根伸長を50 %阻害した。この活性はシスアブシジン酸よりもおよそ10倍強かった。シスアブシジン酸は天然植物生育阻害物質としては非常に強い活性を持っていることが知られているが、本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物はそのシスアブシジン酸よりも明らかに強い植物生育阻害活性を持っていることが示された。
【００８６】
(試験５)
〈構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の植物成長阻害活性本体の解明〉
本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の強い植物成長阻害活性が、化学構造のどの部分に由来するのかを解明するために、構造式（２）の化合物および構造式(３)の化合物の部分構造であるシス桂皮酸を、以下に示す方法により調製し、その植物成長阻害活性を調べた。
【００８７】
市販のトランス桂皮酸（和光純薬）をアセトンあるいはメタノール等の溶媒に溶解させ、シャーレ等の容器に注いだ後、UV照射(254 nm)を24時間行った。この操作により、トランス桂皮酸溶液はシス桂皮酸とトランス桂皮酸の混合溶液となった。この混合溶液は、オクタデシル基でシリカゲルを修飾した吸着剤を充填したカラム（Shim-packPREP-ODS(H)、4.6mmf×250mm、島津製作所製）を装着した分取高速液体クロマトグラフィーに注入し、UV 280nmでモニターしながら50%メタノール／水あるいはアセトニトリル／水で溶出させ、検出されたピークを集め、ロータリーエバポレータを用いて減圧乾固・濃縮することにより、純度の高いシス桂皮酸を得ることができた。
【００８８】
シス桂皮酸の植物成長阻害活性を、試験４と同様に行った。比較のために構造式（２）の化合物、構造式(３) の化合物およびトランス桂皮酸もあわせて供試した。結果を表２に示す。
【００８９】
【表２】
【００９０】
その結果、シス桂皮酸の植物成長阻害活性は本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物と全く同一であることを見いだした。すなわち、本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の植物成長阻害活性は、構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の部分構造であるシス桂皮酸に由来していることが明らかになった。また、シス桂皮酸のC2位の立体を変えただけのトランス桂皮酸では、植物成長阻害活性はおよそ1000分の１になることが明らかになった。すなわち、本発明の構造式(２)および構造式(３)で示される化合物の活性本体はシス桂皮酸であり、二重結合部分の立体をtransに変えたトランス桂皮酸では活性が著しく劣ることを見いだした。
【００９１】
(試験６)
〈本発明の植物成長調節剤の各種植物に対する植物成長阻害活性〉
本発明の植物成長調節剤の各種植物に対する植物成長阻害活性を、構造式（２）の化合物、 構造式(３) の化合物、その活性本体であるシス桂皮酸（構造式（１）で示される化合物）、及びトランス桂皮酸について調査した。植物生育阻害活性は、植物体を変える以外は試験４と同様に行った。チモシー根部の結果を表３に示す。
【００９２】
【表３】
【００９３】
シナダレスズメガヤ根部の結果を表４に示す。
【００９４】
【表４】
【００９５】
アオゲイトウ根部の結果を表５に示す。
【００９６】
【表５】
【００９７】
ハクサイ根部の結果を表６に示す。
【００９８】
【表６】
【００９９】
アカクローバ根部の結果を表７に示す。
【０１００】
【表７】
【０１０１】
表1ないし表７に示す結果より、本発明のシス桂皮酸及びシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤は、幅広い植物に有効であることが分る。
【０１０２】
〈シス桂皮酸誘導体化合物の製造方法〉
(試験７)
本発明の化合物は、試験１あるいは５に示した方法により調製することができるが、シス桂皮酸及びシス桂皮酸誘導体化合物は有機合成によって人工合成することもできる。
【０１０３】
3-Phenyl-2-propynoicacid10gを、乾燥メタノール100mLに溶解し、不活化したパラジウム触媒0.1gの存在下で室温にて水素ガスと還元反応させ、シス桂皮酸８．５ｇを得た。
【０１０４】
(試験８)
シス桂皮酸1gをアセトニトリル50mLに溶解し、触媒であるエチルジイソプロピルアミン（Hunig's base）0.1gの存在下で、ｐ−ブロモフェナシル塩化物塩2gを加えることによって、シス桂皮酸のｐ−ブロモフェナシルエステル2gを得た。
【０１０５】
(試験９)
シス桂皮酸1gをジクロロメタン50mLに溶解し、酸触媒としてｐ−トルエンスルホン酸1mLを加えた後アリルアルコール1mLを加え、３時間加熱・還流することによって、シス桂皮酸アリルエステル1.2gを得た。
【０１０６】
(試験１０)
シス桂皮酸15gに塩化チオニル17.7gおよび1滴のDMFを加え、水浴上で２時間反応させた。これを減圧蒸留することによってシス桂皮酸クロリド15gを得た。この桂皮酸クロリド1.8gにメタノール0.35gとピリジン2mlを加え、室温で4時間反応させて、シス桂皮酸メチルエステル1.5gを得た。
【産業上の利用可能性】
【０１０７】
農地等において作物を雑草害から守るために、単独あるいは他の化合物と混合して、分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い除草剤あるいは植物成長調節剤として、利用することができる。
又、公園等において植物の成長を適切に制御するために、単独あるいは他の化合物と混合して、分解が容易で、且つ人体に対する安全性の高い除草剤あるいは植物成長調節剤として、利用することができる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シス桂皮酸、及び／又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤。
【請求項２】
前記シス桂皮酸誘導体化合物が下記一般式(１)で表される請求項１に記載の植物成長調節剤。
【化１】
一般式(１)
〔前記Ｒ１はシス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ容易に加水分解される置換基を示す。〕
【請求項３】
前記Ｒ１がアルカリ土類金属、アミノ基、Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基、置換基を有してもよいＣ5-8シクロアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよい複素環基である請求項１に記載の植物成長調節剤。
【請求項４】
前記Ｒ１が置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基である請求項１に記載の植物成長調節剤。
【請求項５】
前記Ｒ１が置換基を有してもよいグルコシル基である請求項１に記載の植物成長調節剤。
【請求項６】
下記一般式(２)で表される化合物。
【化２】
一般式(２)
〔Ｒ２は置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。〕
【請求項７】
前記Ｒ２が置換基を有してもよいグルコシル基である請求項６に記載の化合物。
【請求項８】
シス桂皮酸とフラノース、又はピラノースとのエステル化を特徴とする請求項６に記載の化合物の製造方法。
【請求項１】
シス桂皮酸、及び／又はシス桂皮酸誘導体化合物を有効成分とする植物成長調節剤。
【請求項２】
前記シス桂皮酸誘導体化合物が下記一般式(１)で表される請求項１に記載の植物成長調節剤。
【化１】
一般式(１)
〔前記Ｒ１はシス桂皮酸と付加することにより、桂皮酸のシス構造を維持し、且つ容易に加水分解される置換基を示す。〕
【請求項３】
前記Ｒ１がアルカリ土類金属、アミノ基、Ｃ１-５アルキルアンモニウム塩、置換基を有してもよいＣ１-５直鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５分枝鎖アルキル基、置換基を有してもよいＣ１-５アルケニル基、置換基を有してもよいＣ5-8シクロアルキル基、置換基を有してもよいフェニル基、又は置換基を有してもよい複素環基である請求項１に記載の植物成長調節剤。
【請求項４】
前記Ｒ１が置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基である請求項１に記載の植物成長調節剤。
【請求項５】
前記Ｒ１が置換基を有してもよいグルコシル基である請求項１に記載の植物成長調節剤。
【請求項６】
下記一般式(２)で表される化合物。
【化２】
一般式(２)
〔Ｒ２は置換基を有してもよいフラノシル基、又はピラノシル基を示す。〕
【請求項７】
前記Ｒ２が置換基を有してもよいグルコシル基である請求項６に記載の化合物。
【請求項８】
シス桂皮酸とフラノース、又はピラノースとのエステル化を特徴とする請求項６に記載の化合物の製造方法。
【公開番号】特開２００６−６２９６７（Ｐ２００６−６２９６７Ａ）
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−２４３７１７（Ｐ２００４−２４３７１７）
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【出願人】（５０１２４５４１４）独立行政法人農業環境技術研究所 (60)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年３月９日（２００６．３．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年８月２４日（２００４．８．２４）
【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第１項適用申請有り
【出願人】（５０１２４５４１４）独立行政法人農業環境技術研究所 (60)
【Ｆターム（参考）】
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