KR960012195B1 - 신규 6-클로로-2-(4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체 및 그의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

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Description

신규 6-클로로-2-(4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체 및 그의 제조방법
본 발명은 하기 일반식(I)로 표시되는 신규 제초성 피리미딘 유도체, 보다 구체적으로 신규 6-클로로-2-(4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α니트릴이미노 에스테르 유도체, 그의 제조방법 및 농작물에 유해한 식물퇴치를 위한 그의 용도에 관한 것이다.
상기식에서, R은 탄소수 1 내지 6의 포화 또는 불포화 결합을 갖는 직쇄, 측쇄 또는 사이클로 알킬기를 나타내거나, 수소원자, 할로겐원자, C1-C4알콕시기 또는 C1-C4알킬기 같은 치환기를 하나 이상 포함하는 페닐기를 나타낸다.
상기 일반식(I)의 치환기 정의중, 바람직한 알킬기의 예로는 메틸, 에틸, 비닐, 프로필, 이소프로필, 알릴, n-부틸, sec-부틸, 이소부틸, 사이클로프로필 등이고, 가장 바람직하게는 메틸, 에틸 또는 프로필이다.
바람직한 알콕시기의 예로는 메톡시, 에톡시, 프로폭시, 이소프로폭시, 알릴옥시, n-부톡시, sec-부톡시, t-부톡시, 이소부톡시 등이고, 가장 바람직하게는 메톡시, 에톡시 또는 프로폭시이다.
2-페녹시 피리미딘 또는 (피리미딘-2-일)옥시벤젠 유도체들이 제초제로서 유용하다는 것은 이미 잘 알려져 있다(Agr. Biol. Chem., Vol. 30, P.896(1966), 및 일본국 특허공개소 54-55729호 참조). 최근에 2-페녹시피리미딘을 근간으로 개발된 화합물들 중에서, 2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 유도체가 탁월한 체초효과를 나타낸다는 것이 밝혀져 주목 받아오고 있다(예를들어 유럽특허원 제223,406호, 제249,708호, 제287,072호, 제287,079호, 제315,889호, 제321,846호, 제330,990호, 제335,409호, 제346,789호, 제363,040호, 제402,751호, 제435,170호, 제435,186호, 제457,505호, 제459,243호, 제468,690호, 영국 특허원 제2,237,570호 및 독일 특허원 제3,942,476호 참조). 이들 공지의 화합물들은 기존의 아미노산 생합성 저해 제초제로서 잘 알려져 있는 설포닐우레아 유도체, 이미다졸리놀 유도체 및 트리아졸피리미딘 유도체들과 유사한 작용기작을 보여주며, 구조가 간단하여 합성이 용이하다는 장점을 지닌 새로운 구조의 아미노산 생합성 저해 제초제로서 관심이 집중되고 있다.
이들의 제초활성 작용기작은 식물이 체내에서 피루브산(Pyruvic acid)으로부터 필수 아미노산인 발린(Valine), 이소로이신(Isoleucine)등을 만드는 생합성 과정에서 첫단계인 아세토락테이트(Acetolactate)를 만드는 과정을 중개하는 ALS(Acetolatate Synthase)라는 아세토락테이트 합성효소의 활성을 저해하는 것으로 알려져 있다.
이들 공지의 화합물들중, 2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 에스테르 유도체는 그 자체로서는 제초효력이 거의 없지만 식물체내에서 에스테르 분해효소에 의해 가수분해되어 제초활성물질인 2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산으로 전환되어 제초효력을 나타내는 제초제 전구물질(pro-herbicide)라는 것이, ALS 효소를 이용한 효소 활성검정 연구(Pestic. Sci., Vol. 31, P305(1991))로 알려져 있다.
이러한 보고와는 달리, 본 발명자들은 ALS 효소를 이용한 생합성 저해 검정연구 결과, 2-(피리미딘-2-일)-옥시벤조익산의 에스테르 유도체들 중, 특정한 형태의 에스테르 유도체들은 그 자체로서 뛰어난 ALS 효소억제 효력을 가지며, 또한 이러한 형태의 에스테르 유도체들중 특히 이미노에스테르 유도체가 제초활성이 탁월함을 밝혀 냈다. 따라서 본 발명에서 제시되는 화합물들은 제초제 전구물질의 개념이 아니라, 그 자체로서 뛰어난 ALS 효소 억제능력을 지닌다. 본 발명의 이미노 에스테르 유도체들은, 공지의 다른 에스테르 유도체에 비해 훨씬 탁월한 제초력을 지니며, 작물에 대한 선택성도 크다.
본 발명은 하기 일반식(I)로 표시되는 신규 6-클로로-2-(4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체를 제공하다.
상기식에서, R은 전술한 바와 같다.
본 발명에 따른 일반식(I)의 화합물은 6-클로로-2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르를 포함하는 것이 중요한 특징이다.
일반적으로 2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산 유도체가 보다 강력한 제초효력을 보이기 위하여 벤조익산의 벤젠고리의 6 위치에 치환기(특히 클로로)가 필요하다. 그러나 이 경우, 그 구조적 특징으로 인하여 이미노 에스테르 유도체의 합성이 문제가 되어진다. 따라서 일반적인 2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 이미노 에스테르 유도체들은 6 위치에 치환기가 없는 것이 주로 알려져 있다. 예를들어, 유럽특허원 제346,789호에는 아세톤, 시클로헥실, 시클로펜틸 등으로부터 만든 옥심을 이용한 단순한 이미노 에스테로 유도체에 대해서만 기재하고 있을 뿐, 합성방법이나 잡초방제 효력에 대해서는 전혀 언급이 없다.
본 발명에서 제시하는 α-니트릴이미노에스테르 화합물은 아직까지 보고된 예가 없다.
본 발명에서의 일반식(I)과 같이 벤조익산의 '2,6' 위치가 치환된 화합물들은 카르복실산기가 입체적으로 심하게 감추어져 있다. 따라서 이들의 이미노옥시 에스테르 유도체는 통상의 방법에 따라서는 고수율로 합성할 수 없다(Tetrahedron, Vol. 36, P. 2409(1980), J.Org.Chem., Vol. 35,1198(1970) 참조).
더구나 입체적으로 참추어진 경우의 벤조익산의 에스테르화 반응은 일반적으로 강한 산성 조건이므로 본 발명 화합물의 합성에는 유용하지 못하다.
이러한 점을 극복하기 위하여 본 발명의 화합물(I)은 하기 일반식(Ⅱ)로 표시되는 피리딘 머캅토 에스테르를 중요한 중간체로서 이용하고 있다.
상기 일반식(Ⅱ)로 표시되는 피리딘머캅토 에스테르 화합물은 본 발명에서 제시하는 신규의 이미노옥시 에스테르 화합물 합성에 뿐만 아니라, 일반적인 방법으로는 합성하기 힘든 대부분의 에스테르 화합물을 합성하는 데에도 또한 유용하다.
본 발명에 따른 일반식(I)의 화합물은 하기 반응도식(A)에 따라 하기 일반식(Ⅱ)의 화합물과 하기 일반식(Ⅲ)의 화합물을 금속염의 존재하 또는 금속염 부재하에 반응시킴으로서 제조할 수 있다.
반응도식(A)
상기식에서, R은 전술한 바와같다.
상기 반응도식(A)에서 사용되는 용매로는 CH2Cl2, CHCl3, CCl4, CH2ClCH2Cl 등과 같은 할로겐화 탄화수소나 CH3CN, CH3CH2CN 등이 바람직하다. 또한 금속염은 CuBr2, CuCl2등의 구리(Ⅱ)염이 바람직하다. 반응은 고온 또는 상온에서 수행될 수 있으며, 고온에서 수행하는 경우는 구리염(Ⅱ)의 존재 없이도 가능하며, 크실렌과 같이 비점이 높은 용매가 특히 바람직하다.
상기도식(A)에서 사용되는 일반식(Ⅲ)의 화합물은 예를들어 하기 반응도식(B)에 따라 일반적으로 공지되어 있는 니트릴 화합물(Ⅳ)들로부터 히드록실아민을 반응시키면 쉽게 합성되어진다.
반응도식(B)
상기식에서, R은 전술한 바와같다.
또는, 하기반응도식(C)에 따라 일반적으로 공지되어 있는 니트릴화합물(V)로부터 알킬니트리트와 염기성 조건에서 반응시키면 일반식(Ⅲ)의 화합물을 쉽게 얻을 수 있다.
반응도식(C)
또한 일반식(Ⅱ)의 피리미딘 머캅토에스테르 화합물은 예를들면 공지된 6-클로로-2-(4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산을 트리알킬 또는 트리페닐포스핀 및 용매존재하에서 2,2'-디피리딜디설파이드 또는 4,4'-디피리딜디설파이드와 반응시킴으로서 제조될 수 있으며, 여기서 용매로는 아세톤, 톨루엔, 벤젠, 에테르, 초산에틸, CH2Cl2, CHCl2, CH2ClCH2Cl 등이 사용될 수 있다(1993년 1월 27일자 한국 특허출원 제93-1017호 참조).
본 발명의 방법에 따라 제조되는 일반식(I)로 표시되는 신규 6-클로로-2-(4, 6-디메톡시 피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체의 대표적인 예는 하기 표 1에 기재되어 있다.
[표 #1]
본 발명의 화합물(1)은 공지의 6-클로로-2-(피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 에스테르 유도체들에 비해 화본과 잡초와 광엽잡초 혹은 일련생 잡초와 다년생 잡초등에 대해서 공히 탁월한 제초효과를 나타낼 뿐만 아니라, 그들 잡초들이 방제농도에서 면화와 벼에 대한 약해가 발현되지 않는 훌륭한 제초제인 것으로 밝혀졌다.
따라서 본 발명에 따른 일반식(I)의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체는 밭조건 또는 논 조건에서 재배 작물에 대해서는 약해가 없으면서도 유해식물에 대해서는 고활성 제초력을 나타내며, 특히 면화 재배지역의 유해식물을 퇴치하는데 유용하다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 보다 구체적으로 설명한다.
그러나 이들 실시예는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 여기에 국한되는 것은 아니다.
제조예 1
옥심화합물(Ⅲ-3)(R=페닐)의 합성
벤조일시아나이드(Ⅳ-3)(R=페닐) 10.6g 히드록실아민 염산염 7.0g, 탄산칼륨 14.0g을 메탄올 200ml에 넣고 5시간 동안 상온에서 교반시킨다. 반응 혼합물을 여과시킨 후 메탄올을 감압 증류하면 흰색의 고체로서 표제 화합물(Ⅲ-3)를 14.2g(수율 99%)을 얻는다. 동일한 방법으로 화합물들(Ⅲ)을 니트릴 화합물들(Ⅳ)로부터 쉽게 합성하였다.
제조예 2
옥심화합물(Ⅲ-7)(R=p-메톡시페닐)의 합성
p-메톡시벤질시아나이드(Ⅳ-7)(R=p-메톡시페닐) 14.7g와 포타시움 t-부톡사이드(t-Buofflk+) 12.0g을 t-부탄올 100ml에 넣고 1시간 동안 상온에서 교반시킨다. 온도를 0℃로 낮춘후 부틸니트리트(BuoNo)11.0g을 5분 동안 천천히 첨가하고 30분 동안 교반시킨다. 포화 암모니움클로라이드(NH4Cl) 용액 100ml을 첨가한 후 초산에틸 200ml로 추출한다. 추출액을 무수망초로 건조시킨 후 용매를 감압증류한 잔여물을 실리카겔 상에서 크로마토그래피하여 표제화합물(Ⅲ-7)을 12.1g(수율 80%)을 얻었다.
제조예 3
6-클로로-2-((4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시)벤조익산의 2-피리딘티오 에스테르(Ⅱ)합성
공지의 화합물인 6-클로로-2-((4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시)벤조익산 31.0g과 2, 2'-디피리딜디설파이드 22.0g, 트리페닐포스핀 26.2g을 톨루엔 250ml에 넣고 3시간 동안 상온에서 강하게 교반시킨다. 반응 혼합물을 여과시킨 후 감압 증류하여 톨루엔을 제거한다. 잔여물을 실리카겔 상에서 크로마토그래피하여 흰색의 고체로서 표제 화합물(Ⅲ) 36.3g(수율 : 90%)을 얻었다.
1H NMR(CDCl3δ) ; 3.826(6H, s), 5.794(1H, s), 7.184(1H, d), 7.3∼7.4(3H, m), 7.74(2H, d), 8.60(1H, d).
실시예 1
화합물(3)(R=페닐)의 합성
제조예 1에서 합성한 옥심(Ⅲ-3) 1.4g과 제조에 3에서 합성한 티오에스테르 화합물(Ⅲ) 4.0g을 크실렌 100ml에 녹이고 30분간 환류시킨다. 크실렌을 감압증류하여 제거한 후 실리카겔상에서 크로마토그래피 하여 표제 화합물(1) 0.8g(수율 : 20%)을 얻었다.
1H NMR(CDCl3δ) ; 3.81(6H, s), 5.78(1H,s), 7.27(d,1H), 7.39(d, 1H), 7.45∼7.65(m, 4H), 7.94(d, 2H).
Mass(FAB) : 439(M+1)
실시예 2
화합물(7)(R=p-메톡시페닐)의 합성
제조예 2에서 합성한 옥심(Ⅲ-7) 1.6g과 제조예 3에서 합성한 티오에스테르 화합물(Ⅱ) 4.0g을 CH2Cl250ml에 녹인다. 반응용액을 상온에서 교반시키면서 CuBr22.2g을 첨가한 후에 1시간 더 교반시킨다. 반응혼합물을 여과시킨 후 감압증류시킨 잔여물을 실리카겔 상에서 크로마토그래피하여 표제 화합물(1) 4.0g(수율 : 90%)을 얻었다.
IH NMR(CDCl3δ) ; 3.80(s, 6H), 3.88(s, 3H), 5.78(s, 1H), 6.98(d, 2H), 7.15∼7.50(m, 3H), 7.89(d, 2H).
Mass(FAB) : 439(M+1)
실시예 1 또는 실시예 2와 동일한 방법으로 행하여 상기 표 1)에 나타낸 화합물 (1)-(12)을 합성할 수 있다. 합성된 화합물들의 물리적 성질은 하기 표 2)에 나타낸다.
[표 #2]
본 발명에 따른 상기 일반식(1)로 표시되는 신규 제초성 6-클로로-2-(4,6-디메톡시 피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체의 제초효력을 검정하기 위하여 온실에서 검정식물을 포트재배 및 처리방법으로 수행하였고, 효력 판정은 약효 및 약해 평가기준(표 3)에 따라 달관평가를 실시하였다.
효력검정을 위하여, 밭 잡초로는 바랭이(Digitaria sanguinalis), 강아지풀(Sataria farberi), 들피(Echinochgloa crus-galli var, caudata), 수수(Sorghm bicolor), 자귀풀(Aeschynomene indica), 끼마중(Solanum migrum), 어저귀(Abutilon theophrasti), 메꽃(Calystegia japonica)을, 논잡초는 강피((Echinochloa crus-crusgallivar. oryzicola), 사마귀풀(Aneilema Keisak), 올챙이 고랭이(Scirpus jumcoides), 물달개비(Mononchoria vaginalis), 알방동산이(Cyperus difformis), 가래(Potamogeton distinctus), 벗풀(Sagittaria trifolia), 올방개(Eleocharis kuroguwai), 너도방동산이(Sagittaria trifolia), 올미(Sagittaria pygmaea) 등을 선정하였고, 작물로는 목화(Gossipium hirsutum)와 벼(Oryxa sativar)를 선정하였다.
본 발명 화합물을 이용할 때는 점토, 활석, 규조토 등의 고형 물질과 물, 알콜, 벤젠, 톨루엔, 에테르, 케톤류, 에스텔류, 산류, 아미드류의 액체 물질과 혼용하여 액체, 유제, 유화제, 분제, 입제 등의 임의의 제형으로 조제 및 사용할 수 있으며, 이때 필요에 따라 유화제, 분산제, 침투제, 전착제, 안정제를 첨가한다.
다음 본 발명 화합물을 유효 성분으로 하는 제초제의 배합예를 일부 나타냈으나 이러한 방법으로 본 발명의 범위를 한정해서는 안된다.
배합예 1) : (밭 조건, 16g/ha)
본 발명 화합물 5mg을 유기용매(아세톤) 640ml에 용해시킨 후 비이온성 계면활성제 트윈 20이 0.2% 함유된 증류수 640ml에 희석시켜 배합액을 만든다.
배합예 2) : (논 조건, 16g/ha)
본 발명 화합물 5mg을 유기용매(아세톤) 320ml에 용해시킨후 비이온성 계면활성제 트윈 20이 0.2% 함유된 증류수 320ml에 희석시켜 배합액을 만든다.
약효 및 약해 평가기준
[표 #3]
실험예 1)
토양처리에 의한 발아전 제초력과 작물약해 검정(밭조건)
사각 프라스틱 용기(20×15×10cm)에 살균 처리된 밭토양(사질양토, pH 5.5-6.0)을 충진한 후 표면적이 300cm2인 상태에서 목화를 파종하고 밭잡초 8조종은 하나의 용기에 파종하고 0.5cm로 목토하였다. 관수 1일 후 사어기 배합예 1의 용액에서 처리 약량에 해당하는 유효성분을 함유한 일부(프라스틱 용기당 12ml)를 토양 표면에 균일하게 살포하였다. 처리후 30일 동안 식물재배 및 관찰후 잡초에 대한 제초력 및 작물에 대한 약해를 평가기준에 따라 달관 평가하였다.
[표 #4]
실험예 2)
경엽처리에 의한 발아후 제초력과 약물 약해 검정(밭조건)
실시에 1과 동일한 방법으로 검정 식물을 파종한 후 10 내지 14일 동안 재배하여 식물체가 3 내지 4엽기에 이르면 상기 배합에 1에서 처리 약량에 해당하는 유효성분을 함유한 일부(프라스틱 용기당 12ml)를 식물체 경엽부위에 균일하게 살포처리한다. 처리후 30일 동안 재배 및 관찰후 잡초에 대한 제초력과 작물에 대한 약해를 평가 기준에 따라 달관 평가하였다.
[표 #5]
실험예 3)
발아전 처리시의 제초효력 및 목화약에 대조실험
대조약제로서, 6-클로로-2-(4,6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 메틸에스테르 화합물(A)와 페녹시에틸 에스테르 화합물(B)을 공지의 방법(유럽특허원 제249,708호)에 준하여 합성하여, 실험에 1의 방법에 준하여 잡초와 목화에 대한 효력을 검정하였다. 이 결과, 본 발명에 따른 일반식(I)로 표시되는 신규 α-니트릴이미노 에스테르 유도체가 제초효력이 훨씬 탁월할 뿐 아니라, 목화에 대한 약해가 없음을 확인할 수 있었다.
[표 #6]
실험예 4)
발아후 처리시의 제초효력 및 목화약해 대조실험
실험예 3의 경우와 마찬가지로 대조약제(A)와 (B) 화합물과 본 발명의 신규 α-니트릴이미노 에스테르 화합물들을 실험예 2의 방법에 준하여 실험한 결과, 본 발명의 화합물들이 목화에 대해 안정하면서도 제초효과가 우수함을 확인할 수 있다.
[표 #7]
실험예 5)
토양처리에 의한 발아전 제초효력 검정(논조건)
4각 포트(30×15cm)에 살균한 논토양(식토양, pH 5.5-6.0)을 충진하고 표면적 450㎠인 상태에서 벼와 논잡초 10조종을 파종하고 토중 혼입한다. 4cm의 관수 1일 후 상기 배합예 2의 용액에서 처리약량(16g/ha)에 해당하는 유효성분을 함유한 용액일부(프라스틱 용기당 12ml)를 정적처리한다. 처리후 4주 동안 재배관리 및 관찰한 후 벼에 대한 약해 및 잡초에 대한 제초효과를 판정기준에 따라 달관 평가하였다.
[표 #8]

Claims (8)

  1. 하기 일반식(I)로 표시되는 신규 6-클로로-2-(4, 6-디메톡시피리미딘-2-일)옥시벤조익산의 α-니트릴이미노 에스테르 유도체 및 그의 이성질체.
    상기식에서, R은 메틸, 에틸, 페닐, 또는 C1-C2알킬, C1-C2알콕시 또는 할로겐으로 치환된 페닐기를 나타낸다.
  2. 제1항에 있어서, R가 메틸, 에틸, 페닐, 톨릴, 메톡시페닐, 에톡시페닐, 에틸페닐, 클로로페닐 또는 플루오로페닐인 일반식(Ⅰ)의 화합물.
  3. 하기 일반식(Ⅱ)의 화합물과 하기 일반식(Ⅲ)의 화합물을 반응시킴을 특징으로 하는 하기 일반식(I)의 화합물의 제조방법.
    상기식에서, R은 메틸, 에틸, 페닐, 또는 C1-C2알킬, C1-C2알콕시 또는 할로겐으로 치환된 페닐기를 나타낸다.
  4. 제3항에 있어서, 반응은 금속염 존재하에서 수행함을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 금속염은 CuBr2또는 CuCl2임을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4 또는 제5항에 있어서, 반응용매는 CH2Cl2, CHCl3, CCl4, CH2ClCH2Cl, CH3CN 또는 CH3CH2CN 임을 특징으로 하는 방법.
  7. 제3항에 있어서, 반응은 금속염 부재하에서 크실렌을 용매로 하여 환류시켜 수행함을 특징으로 하는 방법.
  8. 제1항에 정의된 일반식(I)의 화합물을 통상적으로 허용되는 담체와 함께 함유하는 제초제 조성물.
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