KR950010076B1

KR950010076B1 - 신규 피라졸로[3,4-d]피리미딘 유도체, 그 제조방법 및 그로서 된 제초제

Info

Publication number: KR950010076B1
Application number: KR1019920011757A
Authority: KR
Inventors: 윤경열; 강승규; 홍경식
Original assignee: 재단법인한국화학연구소; 채영복
Priority date: 1992-07-02
Filing date: 1992-07-02
Publication date: 1995-09-06
Also published as: KR940002243A

Abstract

내용 없음.

Description

신규 피라졸로[3,4-d]피리미딘 유도체, 그 제조방법 및 그로서 된 제초제

본 발명은 생리활성을 갖는 신규 피라졸로[3,4,-d]피리미딘 유도체에 관한 것으로써, 특히 제초제로 유용한 다음 일반식(Ⅰ)로 표시되는 피라졸로[3,4,-d]피리미딘 유도체, 그 제조방법, 및 그로서 된 제초제에 관한 것이다.

위 식중에서 R¹, R²는 각각 수소원자, 알킬기, 할로알킬기, 치환된 알킬기이며 R³는 수소원자, 알킬기, 할로알킬기, 치환된 알킬기, 알케닐, 아실기이고 R⁴, R⁵는 각각 할로겐원자이며 A는 수소원자, 알킬기, 치환기를 갖는 알콕시기, 니트로기, 아미노기, 알킬아민, 디알킬아민, 카르복실산 및 그 에스테르 등이다.

종래에도 피라졸로[3,4,-d]피라미딘계의 제초제가 일본특허 특개소 57-167902호에 소개되어 있으나 이러한 유도체들은 R³에 치환기가 없이 수소원자 등으로 한정되어 있으며, 또한 치환된 페닐기도 염소 등으로 치환된 비교적 단순한 치환체의 화합물들이며 이러한 화합물들은 제초활성이(100g/a) 그다지 우수하지 못하다. 또한 상기와 일부분 구조적으로 유사한 피리미딘의 화합물들이 유럽특허 제195346호, 유럽특허 제260621호 등에 소개되어 있으나 이러한 유도체들은 작물에 비선택적이고 제초능력 평가에서도 발아전(pre)에서는 그 생리활성이 낮다. 따라서 본 발명은 지금까지 알려진 바 없는 신규한 상기 화합물(Ⅰ)과 (Ⅱ)를 발명하므로써, 특히 상기 일반식(Ⅰ)의 R³에 치환기(예를들면, 알킬기 등)를 도입하므로 해서 그 제초활성이 탁월할뿐 아니라, 발아전(pre)에서 강한 살초력을 나타내며 목화 외에도 여러가지 작물에 대하여 좋은 선택성을 나타내어 농업에 매우 유용한 제초제로 사용할 수 있는 신규한 피라졸로[3,4,-d]피라미딘 유도체 화합물을 제공하는데 그 목적이 있다. 이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 상기 일반식(Ⅰ)과 (Ⅱ)로 표시되는 신규한 피라졸로[3,4,-d]피라미딘 유도체 화합물에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 상기 일반식(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 화합물을 유효성분으로 함유하는 제초제를 포함한다.

이와같은, 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 신규화합물을 생리활성면에서 일반적인 잡초에 대하여 제초력이 매우 우수할 뿐 아니라 논에서도 선택적인 제초력을 나타내고, 특히 목화에서 좋은 선택성을 나타낸다. 또한 이러한 신규화합물은 공업적으로 유리하게 합성할 수가 있다. 상기와 같은 일반식(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 화합물들의 제조방법을 열거해보면 다음과 같은바, 그 제조방법이 이에 국한되는 것은 아니다.

본 발명에서는 상기 일반식(Ⅰ)을 제조하기 위해 5-아미노-4-에톡시카보닐피라졸과 치환된 페닐이소시아네이트를 염기 존재하에 당량비율로 반응시켜 원하는 피라졸로[3,4,-d]피라미딘 유도체를 다음 반응식(1)과 같이 표시되는 방법으로 제조할 수 있었다.

상기 반응식(1)에서 출발물질인 치환된 페닐이소시아네이트(Ⅳ)의 화합물은 기존에 그 합성방법이 알려진 화합물로써, USP 4561880호, USP 4593094호, USP 4594099호의 방법으로 합성이 가능하며, 중간체인 화합물(Ⅴ)는 분리하거나 또는 분리정제 하지 않고 염기존재하에 약 30분간 가열환류시키면 상기 화합물(Ⅵ)을 높은 수율로 얻을 수 있었다.

그리고 상기 일반식(Ⅰ)에서 R³의 치환기 도입은 다음 반응식(2)와 같이 표시되는 방법으로 얻을 수 있었는데,

이때 반응조건은 아세토니트릴과 N,N-디메틸포아미드의 혼합용매를 사용하고 염기로써는 탄산칼륨을 사용하여 가열환류 시키면 높은 수율로 목적물을 얻을 수 있는데, 이 경우 상기 화합물(Ⅰ)과 (Ⅱ)의 혼합물이 생성하며 이들 혼합물은 도입되는 치환기에 따라 각각 그 생성율도 다르며,¹H-nmr에서 이들의 구조 및 생성율을 쉽게 확인할 수가 있었다.

또한 이들 혼합물은 실리카겔 컬럼크로마토그라피로 분리할 수 있었다.

특히, 상기 화합물(Ⅰ)에서 A가 카르복실산인 경우 이들 유도체를 제조하기 위해 기존 방법과는 달리 다음 반응식(3)과 같이 표시되는 방법으로 이들 유도체를 제조할 수 있었다.

상기 반응식(3)에서 R은 알킬기, 치환된 알킬기, 알케닐기, 할로알킬기이며 X는 할로겐원자이다. 이러한 방법을 채택할 경우 높은 수율로 다양한 치환기를 쉽게 도입할 수 있는 장점이 있다.

이하, 본 발명을 실시예에 의해 더욱 상세히 설명하겠는바, 이들 실시예는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기 위한 것으로써 본 실시예에 의해 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

[실시예 1]

5-[4-클로로-2-플로오로-5(2-푸로핀닐옥시)]페닐-1-메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘의 제조방법

5-아미노-4-에톡시카보닐-1-메틸피라졸 1.69g(0.01몰)과 4-클로로-2-플르오로-5-(2-푸로핀닐옥시)페닐이소시아네이트 2.25g(0.01몰)을 건조된 염화메틸렌(50ml)에 녹이고 피리딘 0.79g(0.01몰)을 가하여 8시간 동안 가열환류시켰다. 반응혼합물은 농축하고 잔여고체는 묽은 염산으로 세척한 다음 건조시키고 다시 무수에탄올(50ml)과 소디움메톡시드 0.54g(0.01몰)을 가하여 30분간 가열환류시켰다.

반응이 완결후 반응혼합물은 농축하고 잔여물은 H₂O에 녹여 여과후 여액은 묽은 염산으로 중화시켜 생성된 백색고체를 분리, 건조시켜 2.62g(75.4wt%)의 표제생성물을 얻었다. m.p. 187~190℃¹H-nmr(ppm), 3.60(t, 1H), 3.87(s, 3H), 4.88(d, 2H), 7.40(d, 1H), 7.70(d, 1H), 7.97(s, 1H), 12.70(br, NH)

[실시예 2]

5-(4-클로로-2-플르오로-5-메톡시)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘의 제조방법

5-(4-클로로-2-플로오로-5-메톡시)페닐-1-메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘 9.74g(0.03몰)을 N,N-디메틸포름아미드와 아세토니트릴(1:5) 혼합용매(300ml)에 녹이고, 탄산칼륨 4.14g과 요드화메탄 5.33g(0.036몰)을 가하여 2시간동안 가열환류시켰다.

반응이 완결되면 반응혼합물은 냉각하고 여과하여 여액을 농축한다음 잔여물은 실리카겔 컬럼크로마토그라피로 분리정제하여 8.6g(85wt%)의 백색고체를 얻었다.

m.p. 252~253℃

¹H-nmr(ppm), 3.77(s, 3H), 3.83(s, 3H), 4.20(s, 3H), 7.33(d, 1H), 7.70(d, 1H), 8.02(s, 1H)

[실시예 3]

5(4-클로로-2-플르오로-5-니트로)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피리미딘의 제조방법

98% 황산 10ml에 5-(4-클로로-2-플르오로)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘 분말 7.7g(0.025몰)을 천천히 가하여 녹이고 0℃로 냉각했다. 여기에 85% 발연질산 3.75g을 온도를 유지하면서 천천히 적가하였다. 그후 반응 혼합물의 온도를 실온까지 상승시키고 추가로 30분 교반하였다. 반응혼합물은 빙수에 쏟아붓고 잘저어서 생성된 고체는 여과, 물로 세척, 건조하여 8g(89.5wt%)의 백색고체를 얻었다.

m.p. 233℃,¹H-nmr(ppm), 3.85(s, 3H), 4.25(s, 3H), 7.98(d, 1H), 8.00(s, 1H), 8.43(d, 1H)

[실시예 4]

5-(5-아미노-4-클로로-2-플르오로)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘의 제조방법

5% 초산 10ml에 철분말 3.4g을 가하고 80℃로 가열했다. 여기에 5-(4-클로로-2-플르오로-5-니트로)페닐-1,-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘 3.53g(0.01몰)을 빙초산 20ml와 에탄올 10ml의 혼합용매에 현탁시킨 용액을 천천히 적가했다. 그후 약 80℃에서 30분간 가열하고, 반응혼합물을 여과하여 여액은 다시 에틸 아세테이트로 추출, 5% 소디움카보네이트 용액과 물로 잘 세척하고 분리된 유기층은 마그네슘 설페이트로 건조, 용매를 감압증류하여 2g(62wt%)의 백색고체를 얻었다.

m.p. 246℃,¹H-nmr(ppm), 3.77(s, 3H), 4.19(s, 3H), 5.40(br, NH), 6.80(d, 1H), 7.45(d, 1H), 8.00(s, 1H)

[실시예 5]

5-(4-클로로-2-플르오로-5-트리플르오로메틸카바미도)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘의 제조방법

건조된 염화메틸렌 15ml에 5-(5-아미노-4-클로로-2-플르오로)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘 0.75g(0.0023몰)을 녹이고, 무수트리플르오로 아세트산 0.58g(0.0028몰)을 실온에서 적가하고 약 30분간 교반하였다.

반응혼합물에 염화메틸렌 50ml을 추가로 가하고, 5% 소디움카보네이트 용액과 물로 세척한 다음 분리된 유기층은 무수황산마그네슘으로 건조, 농축하여 0.8g(82wt%)의 백색고체를 얻었다.

m.p. 223-223.5℃,¹H-nmr(ppm), 3.85(s, 3H), 4.20(s, 3H), 7.41(d, 1H), 8.00(s, 1H), 8.38(d, 1H), 8.75(br, NH)

[실시예 6]

5-(4-클로로-2-플르오로-5-이소푸로폭시카보닐)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘의 제조방법

5-(4-클로로-2-플르오로-5-히드록시카보닐)페닐-1,7-디메틸-피라졸로[3,4,-d]피라미딘 0.352g(0.001몰)을 N,N-디메틸포름아미드와 아세토니트릴(1:5) 혼합용매(20ml)에 녹이고, 탄산칼륨 0.138g과 요드화푸로판 0.2g(0.0012몰)을 가하여 2시간 동안 가열환류시켰다. 반응이 완결후 반응혼합물은 농축하고 잔여물은 에틸아세테이트로 추출하고 실리카겔 컬럼크로마토그라피로 분리하여 0.35g(89wt%)의 백색고체를 얻었다. m.p. 164℃, 1H-nmr(ppm) 1.36(d, 6H), 3.85(s, 3H), 4.25(s, 3H), 5.30(m, 1H), 7.45(d, 1H), 7.93(d, 1H), 8.00(s, 1H)

상술한 바와같이 제조되는 피라졸로[3,4,-d]피라미딘 유도체들은 표 1과 표 2에 표시된 바와 같다.

[표 1]

제조된 피라졸로[3,4,-d]피라미딘 유도체

[표 2]

제조된 6-알콕시-4-옥소-피라졸로[3,4,-d]피라미딘 유도체

상기 화합물을 제초조성물로 사용하기 위해서는 일반적인 농약이 취할 수 있는 형태, 즉 상기 화합물의 1종 또는 2종 이상을 사용 목적에 따라 액체담체에 용해 또는 분산시키거나 또는 적당한 고체담체에 혼합 또는 흡착시켜서 유제, 수화제, 분제, 입제, 분무제 등의 제형으로 조제하여 사용할 수 있다.

또한 필요에 따라서는 이들 제제에다 유화제, 현탁제, 전착제, 침투제, 습윤제, 안정제등을 첨가해서 사용하여도 좋다.

본 발명에 따른 상기 일반식(Ⅰ) 피라졸로[3,4,-d]피라미딘과 상기 일반식(Ⅱ) 6-알콕시-4-옥소-피라졸로[3,4,-d]피라미딘의 유도체는 여러 제초효과를 나타내는 스펙트럼이 넓으며, 특히 밭조건에서 목화에 대한 선택성이 우수하다.

본 발명의 대표적인 몇가지 화합물에 대한 제초작용과 기주식물에 대한 약해작용에 대하여 다음과 같이 밭 및 건답조건과 담수 조건에서 발아전 토양처리와 발아후 경엽처리로 실험을 실시하였다.

[실험예 1]

밭 및 건답조건과 담수 조건에서의 제초활성 실험 멸균된 사질 양토에 적당양의 비료를 혼합시킨다음 실험용 폿트(348㎠)에 담는다. 파종구를 만든 다음 실험용 잡초 또는 작물종자를 파종하고(PRS : 수수, 피, 개밀, 바랭이, 미국개기장, 까마중, 자귀풀, 어저귀, 도꼬마리, 메꽃) 곱게 친흙으로 복토한후 온실에 두었다.

실험화합물을 칭량하여(PRS : 0.25~4Kg/ha수준) 아세톤, 에탄올등에의 용매에 녹인 다음 비이온성 계면활성제(Tween-20)가 첨가된 물에 각각 1:1이 되도록 희석하여 폿트(348㎠당) 14ml 살포했다(최종농도 : 아세톤 50%, Tween-20 0.1%). 이때 발아전 토양처리는 파종후 1일째, 발아후 경엽처리는 파종후 8~12일째에 제초효과를 형태, 생리학적 관찰근거에 의한 달관조사했다. 즉 무방제의 경우를 0, 완방제의 경우를 100으로 하여 11등급으로 각각의 제초활성 정도를 평가하는데 70이상의 등급을 가지면 실제적으로 그 식물에 대하여 제초효과가 있는 것으로 판정한다.

[실험예 2]

[담수 조건에서의 제초활성 시험]

논 토양에 적당량의 비료를 혼합하고 물을 부어 곤죽을 만든다음 실험용 폿트(140㎠)에 비닐을 씌우고 일정량씩 담았다. 스크리링용 잡초의 종자와 괴경을 파종하고(PRS : 벼(3엽기묘, 최아종아), 피, 올챙이고랭이, 물달개비, 너도방동산이, 올미) 3엽기의 묘 2본과 최아볍씨 5립씩 핀셋으로 파종한후 3cm 깊이로 담수했다. 약제는 밭조건과 같은 수준으로 칭량조제하여 수면에 점적처리한다. 처리후 2~3주간 키운다음 밭조건과 같은 기준으로 조사했다.

[표 3]

발아전 밭조건에서의 제초활성 실험(Kg/ha)

[표 4]

발아후 밭조건에서의 제초활성 실험(kg/ha)

[표 5]

담수 조건에서의 제초활성 실험(kg/ha)

상기 표 3, 표 4, 표 5에서 알 수 있는 바와같이 R³에 치환기가 있을 경우 잡초에 대한 제초활성이 강하게 나타내고, 발아 조건에 있어서 발아후(post)보다 발아전(pre)에서 더 강한 제초활성을 나타냈다. 특히 화합물 14번의 경우 목화에서 우수한 선택성을 나타냈다.

Claims

다음 일반식(Ⅰ)로 표시되는 5-치환된 페닐-피라졸로[3,4,-d]피리미딘과 5-치환된 페닐-4-옥소-피라졸로[3,4,-d]피리미딘 유도체.

상기 식에서 R¹는 C₁-C₄의 알킬기, 할로알킬기이고, R²는 수소원자, C₁-C₄의 알킬기이며, R³는 수소원자, C₁~C₆알킬기, 치환된 알킬기, 할로알킬기, 알케닐, 아실기이고, R⁴, R⁵는 각각 할로겐원자이며, A는 수소원자, 알킬기, 치환기를 갖는 알콕시기, 니트로기, 아미노기, 알킬아민, 디알킬아민 등이고 A가 카르복실산 및 그 에스테르인 경우 CO₂R이며, 여기서 R은 수소원자, C₁~C₆의 알킬기, 치환된 알킬기, 할로알킬기, 알케닐기 등이다.
다음 일반식(Ⅲ)의 화합물을 피리딘, 트리에틸아민의 유기성염이나, 염수산화나트륨, 나트륨알콕시드 중에서 택일한 염기의 존재하에 다음 일반식(Ⅳ)를 반응시켜 다음 일반식(Ⅵ)을 제조한 다음 여기에 탄산칼륨 또는 탄산나트륨 존재하에 할로겐화알킬과 반응시켜 다음 일반식(Ⅰ)로 표시되는 피라졸로[3,4,-d]피리미딘 유도체의 제조방법.

위 일반식 중에서 (Ⅰ) R, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, A는 각각 제1항에 기재한 것과 같다.
다음 일반식(Ⅰ)로 표시되는 피라졸로[3,4,-d]피리미딘 0.5~50wt%를 유효성분으로 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 제초제.

위 일반식 중에서 R, R¹, R², R³, R⁴, R⁵, A는 각각 제1항에 기재한 것과 같다.