具体实施方式

为了达成如上所述课题，将参考附图说明本发明的实施例。在本说明中，相同符号表示相同的构成，也可以省略附加说明以供本领域中具有通常知识的人理解本发明。

值得注意的是，即便本说明书中记载有单数表述，在不违背发明的概念或者没有明确不同或者矛盾的解释的情况下，可以作为表示多个构成整体的概念来使用。本说明书中，“包括”、“具有”、“具备”、“包括…而构成”等的记载应理解为具有一个或者其以上的其他构成要素或者其组合的存在或者附加可能性。

以下，更加详细说明本发明。

以往作为有害藻类的灭藻剂而使用的硫酸铜或者铜有机化合物等虽然对有害藻类的控制效果优秀，然而因毒性以及生物浓缩而引起二次污染问题，另外，不能选择性地控制藻类，因此具有引起生态系失衡的问题。

一方面，为了对有害藻类选择性地控制藻类而提出的现有的包括萘醌衍生物的有害藻类控制用组合物不易溶于水而需要二甲基亚砜(DMSO，Dimethyl sulfoxide)溶液等的有机溶剂，所述DMSO等的有机溶剂在高浓度下显示生态毒性，具有一定程度的生态系失衡可能性，进一步地，由于为了溶剂的一次稀释而进一步增加设备，因此，也具有费用增加的问题。

本发明作为对上述问题的解决方案，涉及可以仅选择性地破坏有害藻类进行去除的基于萘醌的组合物和其衍生物、以及利用组合物的大规模有害藻类控制方法。本发明中，由于利用盐来加强了水溶性，因此可以不使用有机溶剂而在现场水直接溶解粉末来使用。根据本发明的实施例，向水系仅喷洒一次就能去除有害藻类，完全不会产生污泥，也无需附加管理。另外，由于水溶性高的特征，因此为了方便使用，可以以粉末、胶囊、颗粒、液态等多种形态制备以及活用。由此，极大提高有机溶剂带来的生态毒性稳定性，同时无需使用有机溶剂而节约成本，从而提高经济性，而且仅靠简单的设备，就能去除大规模水域的有害藻类。

在本发明的一个示例中，基本上可以用在发生大规模有害藻类的水域(淡水/海水)，然而根据目的，可以多样使用。尤其是，与适用水系的水深、气候、环境因素无关而可以使用，因此可以应用或者使用在大规模湖泊、河川、湖沼、生态荷塘、养殖场、净水厂、多种设备中。尤其是，为了在大规模水域有效进行藻类去除工作，可以与无人船舶、无人飞行器(无人机)技术相结合。尤其是，由于最近利用无人机的农药喷洒技术已经达到商用化水准，因此通过与所述技术进行结合，从而可以期待较大的协同效应。另外，通过与现场设置型人工智能自动微藻类监控以及喷洒装置技术相结合，从而也可以作为实时藻类产生监控以及预防技术来活用。

一方面，本发明中，“有害藻类(harmful algae)”是指栖息于淡水或者海水而带来坏影响，例如引起绿潮以及/或者赤潮现象，对水中环境以及经济活动带来坏影响的藻类。

【水溶性萘醌衍生物组合物以及制备方法】

观察根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物以及其制备方法。此时，先观察水溶性萘醌衍生物组合物制备方法，然后观察水溶性萘醌衍生物组合物。

水溶性萘醌衍生物组合物制备方法

首先，观察根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物制备方法。以下说明的水溶性萘醌衍生物组合物制备方法可以成为后述的有害藻类控制用水溶性组合物发明的制备方法。另外，以下说明的制备方法为根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物制备方法的一个示例，可以由本领域的通常的技术人员通过多种变形改变制备方法。

根据一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物制备方法可以是，反应1,4-萘醌(1,4-naphthoquinone)化合物和N,N-二乙基乙烯基二胺(N,N-diethylethylenediamine)，得到以下化学式2的中间产物，在化学式2的中间产物反应盐酸，得到以下化学式1的化合物，由此制得。以下化学式2的中间产物为2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮(2-((2-(diethylamino)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione)。

化学式1

化学式2

例如，在一个示例中，化学式2的中间产物可以是向对甲醇混合1,4-萘醌化合物的混合物中添加所述N,N-二乙基乙烯基二胺进行反应来生成。另外，化学式1的化合物可以是向化学式2的中间产物和二乙醚的混合溶液混合盐酸和二乙醚的混合液进行反应来生成。

【实施例】

以下，具体举例说明根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物乃至有害藻类控制用水溶性组合物的制备过程。以下的具体实施例仅为一个示例，不应认为本发明的范围理应受此限定。

利用化学式表示根据具体实施例的制备过程为如下。

首先，说明从1,4-萘醌(1,4-naphthoquinone)化合物得到作为化学式2的中间产物的2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮(2-((2-(diethylamino)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione)的过程。在常温下，向对甲醇(MeOH；60mL)混合1,4-萘醌(1,4-naphthoquinone)化合物1(在以上化学式中由“1”表示，1.00g，6.0mmol)并均匀搅拌的溶液中添加N,N-二乙基乙烯基二胺(N,N-diethylethylenediamine；1.00mL，6.0mmol)。在常温下搅拌反应混合物12小时，则生成暗褐色沉淀物。将得到的混合物在真空下进行浓缩，通过具有甲醇/二氯甲烷比为1:15(methanol/dichloromethane＝1:15)的硅胶塞进行过滤。将过滤溶液在真空下进行浓缩，与二乙醚(Et₂O)进行稀释，通过滤纸进行过滤。将过滤溶液在真空下进行浓缩，提供充分纯净的化合物2-0(以上化学式中由“2-0”表示)，即2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮(1.42g，收率82％)。

接着，说明从作为化学式2的中间产物的2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮(2-((2-(diethylamino)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione；以上化学式中化合物2.0)得到作为最终产物的化学式1的2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮氯化氢(2-((2-(diethylamino)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione HCl；以上化学式中由“2-0-HCl”表示)或者2-((1,4-二氧-1,4-二氢萘酮-2-基)氨基)-N,N-二乙基乙烷-1-氯化铵(2-((1,4-dioxo-1,4-dihydronaphthalen-2-yl)amino)-N,N-diethylethan-1-aminiumchloride)的过程。在常温下，向用由化学式2表示的2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮(例如，8g，29.3mmol)填充的烧瓶加入二乙醚((C₂H₅)₂O至Et₂O；例如，800mL)。10分钟之后，在常温(rt)下，将在二乙醚(Et₂O)中溶解有盐酸(HCl)的溶液(例如，2M，44mL，3equiv)加入到以上溶液(在2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮中添加有二乙醚(Et₂O)的溶液)中。将混合物用力摇晃例如1小时，则过滤出沉淀物，在被二乙醚(Et₂O)清洗而减小的压力下完成干燥，计算出2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮氯化氢(2-((2-(diethylamino)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione HCl)。

此时，2-((2-(二乙氨基)乙基)氨基)萘-1,4-二酮盐酸盐(2-((2-(diethylamino)ethyl)amino)naphthalene-1,4-dione HCl salt)微溶于乙醇(EtOH)、1,4-二氧六环(1,4-dioxane)，易溶于二甲基亚砜(DMSO)。因此，清洗时，推荐二乙醚(Et₂O)。

¹H NMR of 2-0HCl(400MHz,D₂O):8.02(dd,J＝7.6,1.16Hz,1H),7.94(dd,J＝7.8,1.2Hz,1H),7.83(td,J＝7.5,1.3Hz,1H),7.74(td,J＝7.6,1.3Hz,1H),5.79(s,1H),3.73(q,J＝6.3Hz,2H),3.48(t,J＝6.3Hz,2H),3.34-3.32(m,4H),1.32(t,J＝7.3Hz,6H).

水溶性萘醌衍生物组合物

根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物由所述化学式1表示。

在一个示例中，由化学式1表示的水溶性萘醌衍生物组合物可以通过上述的制备方法的示例制得。上述的制备方法为根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物的制备方法的一个示例，不应解释为限定根据本发明的一个示例的水溶性萘醌衍生物组合物的权利范围。

【有害藻类控制用水溶性组合物】

接着，说明根据本发明的又一示例的有害藻类控制用水溶性组合物。

根据一个示例的有害藻类控制用水溶性组合物作为有效成分含有上述的水溶性萘醌衍生物组合物。即，有害藻类控制用组合物为作为有效成分含有由化学式1表示的水溶性萘醌衍生物组合物的物质。此时，有害藻类控制用组合物可以通过上述的制备方法或者多种变形方法来制得。

例如，在一个示例中，作为有害藻类控制用水溶性组合物的有效成分的水溶性萘醌衍生物组合物可以是按照上述的水溶性萘醌衍生物组合物制备方法的一种来制得。

另外，在一个示例中，有害藻类控制用水溶性组合物例如可以制成粉末剂、颗粒剂、胶囊剂、液态剂中的一种剂型。也可以制成未提及的其他类型的制剂形态。

例如，在一个示例中，由有害藻类控制用水溶性组合物控制的有害藻类可以选自由蓝藻纲、硅藻纲、横列甲藻纲以及针胞藻纲而成的藻类群中。

例如，蓝藻纲藻类可以选自由微囊藻(Microcystis)、长孢藻(Dolichospermum)、束丝藻(Aphanizomenon)而成的群中。

另外，横列甲藻纲藻类可以选自由多环旋沟藻(Cochlodinium polykrikoides)、塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarens)、原甲藻(Prorocentrum)、红色赤潮藻(Akashiwosanguinea)而成的群中。

进一步地，针胞藻纲藻类可以为赤潮异湾藻(Heterosigma akashiwo)。

【大规模有害藻类控制方法】

接着，说明根据本发明的一个示例的大规模有害藻类控制方法。

根据一个示例的大规模有害藻类控制方法可以是向产生大规模有害藻类或者观察到产生迹象的水域无需有机溶剂而喷洒处理上述有害藻类控制用水溶性组合物的实施例中的一个。例如，有害藻类控制用组合物例如可以为颗粒剂、粉末剂、胶囊型等的剂型，但不限于此。

例如，在一个示例中，可以以粉末型、颗粒型、胶囊型中的一种形态至水溶液形态喷洒处理有害藻类控制用水溶性组合物。

例如，在又一示例中，可以利用远程控制的无人船舶以及无人飞行器中的一个，向大规模水域喷洒处理所述有害藻类控制用水溶性组合物。

【实现例】

例如，在1000ton规模的蓄水池产生5×10⁵cells/mL水准的有害藻类细胞数时，将根据后述的实施例制备的由化学式1表示的有害藻类控制用水溶性组合物，约430g的粉末与现场水进行混合之后，均匀喷洒到产生绿藻的水层。短至数日或者一周之内，可以控制绿藻到藻类警告水准(5,000cells/mL)以下。

【大规模有害藻类人工智能监控、去除以及预防自动化系统】

接着，说明根据本发明的又一示例的大规模有害藻类人工智能监控、去除以及预防自动化系统。根据本发明的一个示例的大规模有害藻类人工智能监控、去除以及预防自动化系统包括监控装置、无人喷洒装置以及控制装置。

监控装置设置在具有有害藻类产生履历或者预测产生迹象的大规模水域乃至其周围，监控有害藻类的产生。例如，监控装置具备影像设备，从而可以按照设定拍摄大规模水域并读取拍摄影像，通过该方式进行人工智能乃至自动化监控，而且不限于此。

接着，无人喷洒装置可以为远程控制的无人船舶以及无人飞行器中的一个以上。此时，无人船舶、无人飞行器各自具备自动化喷洒处理器，即根据远程控制喷洒处理根据上述示例中的一个的有害藻类控制用水溶性组合物的设备。

然后，控制装置从监控装置传送得到监控结果，判断是否产生有害藻类，产生基于设定基准的有害藻类时，控制无人喷洒装置以进行喷洒处理。例如，控制装置由服务器系统构成，从而控制设置在多个地区的监控装置，也可以进行对多个地区的大规模有害藻类人工智能监控、去除以及预防的自动化。

根据本发明，可以有效去除水系内有害藻类。相比现有技术，基于萘醌的藻类去除物质的水溶性得到大幅度改善，因此无需其他的有机溶剂。不仅提高了有害藻类去除用萘醌物质的使用方便性，而且具有费用节约效果以及解决了溶剂的生态系失衡危险因素。另外，如在后述的实验结果中所示，本发明的物质本身也对生态系安全，由于被证明为是可生物降解物质，因此可以现场使用于大规模水域中。除此之外，在荷塘、蓄水池、湖泊、湖沼、河川、江或者海岸、沿岸等中仅能选择性地控制因有害藻类(蓝藻类、鞭毛藻类等)的异常繁殖产生的有害藻类，因此可以预防淡水或者海水中产生的有害藻类的大量产生，有效地使用在防止水质污染中。另外，仅用非常少的量就能去除有害藻类，因此可以顺利与人工智能自动化喷洒、无人机接木等的IT技术相结合。

【灭藻效果实验】

利用根据本发明的组合物，进行了对包括有害藻类的多种微藻类的灭藻效果实验。

图1是根据本发明的一个实施例的组合物对多种微藻类的灭藻效果测试结果。

测定了在根据本发明的一个示例的化合物的多种接种浓度下对有害藻类的灭藻效果。为此，作为处理组，作为淡水有害藻类，使用了作为蓝藻类的Microcystisaeruginosa(铜绿微囊藻)、Dolichospermum circinale(长孢藻)、Aphanizomenon sp.(束丝藻)、Pseudoanabaena sp.(伪鱼腥藻)；作为硅藻类的Stephanodiscus hantzschii(汉江中下游早春冠盘藻)、Synedra sp.(针杆藻)；作为绿藻类的Scenedesmus sp.(栅藻)，作为海水有害藻类，使用了作为蓝藻类的Trichodesmium sp.(束毛藻)；作为横列甲藻类的Alexandrium tamarens(塔玛亚历山大藻)、Cochlodinium polykrikoides(多环旋沟藻)、Prorocentrum minimum(微型原甲藻)；作为针胞藻类的Heterosigma akashiwo(赤潮异湾藻)；作为硅藻类的Pseudo-nitzschia pungens(尖刺拟菱形藻)。培养条件如以下表1所示。表1示出主要引起绿藻的藻类的培养基以及培养条件。

【表1】

具体说明实验内容，当为淡水种时，准备细胞密度为5.0×10³-9.0×10⁴cells/mL的培养物5mL，当为海水种时，准备细胞密度为1.0×10²-1.0×10⁴cells/mL的培养物5mL。准备各个培养物之后，以多种浓度接种按照实施例制备的由化学式1表示的化合物，处理成最终浓度分别为1、2、6μM。然后，在表1的培养条件下进行培养，其中，在持续光条件下进行了培养，并观察72小时。在直立或者倒立显微镜下通过SR-chamber或者血球计(hemocytometer)计数细胞数，计数处理前、24小时、48小时、72小时之后的细胞数，利用以下式1计算相比处理前的细胞的减少率(reduction ratio)，即灭藻活性(％)。

灭藻活性(％)＝(1-Tt/Ct)x100······式1

此时，式1中，T表示处理化合物之后的细胞的密度，C表示未处理化合物的细胞的密度，t表示培养时间。

以所述式1为基础，将化合物的灭藻活性标记为60％以下、60-80％、80％以上。在某一化合物浓度下，在48小时内灭藻活性达到80％时，判断为在其以上的浓度下有效果，并中止对高浓度的实验。

参考图1说明实验结果。参考图1，根据本发明的化学式1的组合物对于作为淡水的主要绿藻原因种的蓝藻类微囊藻(Microcystis)和长孢藻(Dolichospermum)，在1μM以上的浓度下显示90％以上的灭藻性能。另外，对于属于相同蓝藻类的束丝藻(Aphanizomenon)，在2μM以上的浓度下显示80％以上的灭藻效果。另外，对于在韩国沿岸几乎每年都在引起灾害的主要赤潮横列甲藻类多环旋沟藻(Cochlodinium polykrikoides)，从1μM以上的浓度开始显示90％以上的灭藻效果，对于生产麻痹性贝毒而对鱼贝类养殖场带来灾害的塔玛亚历山大藻(Alexandrium tamarens)，也在1μM以上的浓度下显示90％以上的灭藻效果。除此之外，对于在全世界沿岸频繁引起赤潮的赤潮异湾藻(Heterosigma akashiwo)，在2μM以上的浓度下显示90％以上的灭藻效果，对于红色赤潮藻(Akashiwo sanguinea)，在6μM以上的浓度下观察到80％以上的灭藻效果。

一方面，对于硅藻类和绿藻类，显示微弱的灭藻效果，对于针杆藻(Synedra)，在1μM下观察到第二天灭藻效果也达到70％，然而观察到细胞再次生长的现象。尤其是，对于绿藻类栅藻(Scenedesmus)，几乎不显示灭藻效果。一般，绿藻类含有很多有用的生物，而且几乎没有报告指出引起灾害，因此根据本发明的示例的组合物几乎不影响所述种，与此相反地，确认到对在国内外引起绿潮、赤潮现象而引发大问题的有害藻类，具有优秀的灭藻效果。

【生态毒性评价(Ecotoxicity test)】

进行了评价根据本发明的示例的组合物的生态毒性的实验。

为了说明根据本发明的一个示例的化合物，即根据化学式1的组合物对生态系统产生的影响，利用作为生态毒性评价指数生物的费氏弧菌(Vibrio fischeri)、大型水蚤(Daphnia magna)，进行了生态毒性评价。

首先，当为费氏弧菌时，按照水质污染工艺试验法进行了实验，作为用于生态毒性评价试料，将实施例1中标记的化合物以1μM浓度投入到蓝藻类铜绿微囊藻(10,488cells/mL)之后，提取24小时、48小时、72小时以后的上清液，注入费氏弧菌。然后，相比对照组，测定处理组的相对发光度，确认发光度降低效果，由此想要评价各个试料的毒性。

接着，当为大型水蚤时，按照水质污染工艺试验法进行了实验，作为用于生态毒性评价试料，将实施例1中标记的化合物以1μM浓度投入到蓝藻类铜绿微囊藻(10,488cells/mL)之后，提取24小时、48小时、72小时以后的上清液，向各个溶液投入大型水蚤之后，计数24小时之后观察到游泳阻碍的个体数。

实验结果，在投入根据实施例制备的由化学式1表示的组合物的试料中，费氏弧菌的相对发光度与对照组没有差异(表2)，大型水蚤是完全不存在显示游泳阻碍的个体。因此，由于在作为本化合物的适用浓度的1μM中，不显示生态毒性，因此，判断本化合物为适合使用在蓄水池、河川和湖泊等地的水生态系的物质。以下表2示出投入灭藻物质之后经过一定时间之后，试料的费氏弧菌的相对发光度。

【表2】

^a：将以最终浓度1μM投入的试料经过一定时间之后，作为毒性评价的对象试料来使用。

【灭藻物质的可生物降解性实验】

进行了评价根据本发明的示例的组合物的生态毒性的实验。

图2是根据本发明的又一实施例的组合物的可生物降解性实验结果。

为了评价根据本发明的示例的化学式1的化合物的水系内可生物降解性，进行了实验。首先，取水首尔市中浪川的现场水，以6.5μM的物质浓度进行喷洒之后，在20℃恒温条件下进行训练。以350mL的实验体积进行了实验，并以1-3日间隔提取试料，每次提取5mL。利用GF/F过滤器过滤该试料之后，进行冷冻保存，然后，为了分析而在常温下融化之后，利用0.45μm尼龙过滤器再次过滤，然后在以下分析条件下进行。

-设备：Agilent 1290Infinity(UHPLC-DAD)

-色谱柱：Eclipse Puls-C19(4.6mm*100mm*3.5μm)

-色谱柱温度：40℃

-移动相：Isocratic＝>A:0.1％phosphoric acid in D.W,B:ACN＝70:30

-分析时间：7min

-流速：1.0mL/min

-检测仪：DAD Detector(测定波长：260nm)

-注入量：1μL

图2示出可生物降解性实验结果。实验结果，初期2日为止显示灭藻物质的浓度维持在投入浓度水准，然而之后开始减少而在第7日显示减少至初期投入浓度的70％。与根据实施例制备的化学式1组合物的灭藻效果实验结果综合观察的话，显示灭藻活性的大部分的对象藻类在3日内显示效果，因此判断本物质的可生物降解特性不影响藻类去除功效。进一步地，一般，细菌的生理活性与水温成比例，在实际上有害藻类旺盛的夏季高水温环境下，所述可生物降解过程可能会更加顺利。因此，判断本物质在水生态系统中不会永久残留，不存在因生物堆积、残留导致的水生态系统内危险性。

以上，上述实施例以及附图是为了有助于本技术领域中具有通常知识的人对本发明的理解而作为示例说明的，并不用于限制本发明的范畴。另外，根据上述构成的多种组合的实施例可以是从前述具体说明中被本领域技术人员明确实现。因此，本发明的多种实施例可以在不脱离本发明的本质特性的范围内实现为变形的形态，本发明的范围应由专利权利要求书中记载的发明进行解释，包括本技术领域中具有通常知识的人进行的多种变更、代替方案、均等物。

产业上的可利用性

本发明涉及水溶性萘醌衍生物组合物和其制备方法，可以去除以及预防有害藻类，因此具有产业上的可利用性。