Pyrrolo[2,1-b]thiazole 카르복스아닐라이드 유도체의 합성 및 그들의 벼 도열병균과 밀 붉은녹병균에 대한 선택적인 항균활성 Syntheses of Pyrrolo[2,1-b]thiazole Carboxanilides and Their Selective Antifungal Activities against Rice Blast and Wheat Leaf Rust원문보기
신농약 살균제 개발을 목적으로 pyrrolo[2,1-blthiazole carboxanilide 유도체 9를 합성하고 그들의 식물병원균 6종에 대한 항균력을 시험하였다. 한 분자 내에 피롤과 티아졸 moiety를 동시에 갖춘 이중헤테로고리 화합물인 pyrrolo[2,1-b]thiazole의 C-2 위치에 카르복스아닐라이드기를 도입하여 신규 후보화합물 20종을 합성하였다. 이 화합물은 ${\alpha}$,${\beta}$-불포화 카르복스아닐라이드기와 이것과 시스(cis)관계의 메틸기가 분자 내에 포함되어 있다. Acetoxy-1,4-thiazin 유도체 2를 메탄올 용액 중에서 마그네슘으로 처리하여 기존의 방법보다 더 높은 수율로 pyrrolo[2,1-b]thiazole 에틸에스테르 4를 얻었다. 이것을 가수분해한 다음 생성된 상응하는 카르복실산 5를 DIC 존재 하에서 아닐린 유도체와 반응시켜 pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilide 유도체 9를 합성하였다. 화합물 9의 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 오이 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병, 보리흰가루병 등에 대하여 (in vivo) 항균활성을 조사한 결과, 일부 화합물에서 벼 도열병(RCB, rice blast) 과 밀 붉은녹병(WLR, wheat leaf rust)에 대해서만 선택적 활성을 나타냈다.
신농약 살균제 개발을 목적으로 pyrrolo[2,1-blthiazole carboxanilide 유도체 9를 합성하고 그들의 식물병원균 6종에 대한 항균력을 시험하였다. 한 분자 내에 피롤과 티아졸 moiety를 동시에 갖춘 이중헤테로고리 화합물인 pyrrolo[2,1-b]thiazole의 C-2 위치에 카르복스아닐라이드기를 도입하여 신규 후보화합물 20종을 합성하였다. 이 화합물은 ${\alpha}$,${\beta}$-불포화 카르복스아닐라이드기와 이것과 시스(cis)관계의 메틸기가 분자 내에 포함되어 있다. Acetoxy-1,4-thiazin 유도체 2를 메탄올 용액 중에서 마그네슘으로 처리하여 기존의 방법보다 더 높은 수율로 pyrrolo[2,1-b]thiazole 에틸에스테르 4를 얻었다. 이것을 가수분해한 다음 생성된 상응하는 카르복실산 5를 DIC 존재 하에서 아닐린 유도체와 반응시켜 pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilide 유도체 9를 합성하였다. 화합물 9의 벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 오이 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀 붉은녹병, 보리흰가루병 등에 대하여 (in vivo) 항균활성을 조사한 결과, 일부 화합물에서 벼 도열병(RCB, rice blast) 과 밀 붉은녹병(WLR, wheat leaf rust)에 대해서만 선택적 활성을 나타냈다.
For development of new agrochemical fungicide, syntheses of pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilide derivatives 9 and antifungal screening against 6 kinds of plant pathogens were carried out. Functionalization of carboxylic acid on C-2 into carboxanilide in the pyrrolo[2,1-b]thiazole resulted in new 20...
For development of new agrochemical fungicide, syntheses of pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilide derivatives 9 and antifungal screening against 6 kinds of plant pathogens were carried out. Functionalization of carboxylic acid on C-2 into carboxanilide in the pyrrolo[2,1-b]thiazole resulted in new 20 candidates, in which are ${\alpha},{\beta}$-unsaturated carboxanilide and methyl groups that are in cis relationship. Treatment of acetoxy-1,4-thiazin with magnesium in refluxing methanol gave pyrrolo[2,1-b]thiazole ethyl ester 4 in higher yield than that of the previous report. Hydrolysis of this compound afforded the corresponding acid 5, which reacted with aniline derivatives in the presence of coupling reagent, DIC to give pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilides 9. As the result of in vivo antifungal assay of 9 against rice blast, rice sheath blight, cucumber gray mold, tomato late blight, wheat leaf rust, and barley powdery mildew, some compounds showed selectively antifungal activities against the rice blast and wheat leaf rust.
For development of new agrochemical fungicide, syntheses of pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilide derivatives 9 and antifungal screening against 6 kinds of plant pathogens were carried out. Functionalization of carboxylic acid on C-2 into carboxanilide in the pyrrolo[2,1-b]thiazole resulted in new 20 candidates, in which are ${\alpha},{\beta}$-unsaturated carboxanilide and methyl groups that are in cis relationship. Treatment of acetoxy-1,4-thiazin with magnesium in refluxing methanol gave pyrrolo[2,1-b]thiazole ethyl ester 4 in higher yield than that of the previous report. Hydrolysis of this compound afforded the corresponding acid 5, which reacted with aniline derivatives in the presence of coupling reagent, DIC to give pyrrolo[2,1-b]thiazole carboxanilides 9. As the result of in vivo antifungal assay of 9 against rice blast, rice sheath blight, cucumber gray mold, tomato late blight, wheat leaf rust, and barley powdery mildew, some compounds showed selectively antifungal activities against the rice blast and wheat leaf rust.
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문제 정의
한편 DIC를 사용한 경우에 가장 높은 수율(76%)의 중간체 8를 얻을 수 있었으며, 이것을 P-메틸아닐린과 반응시켜 81%의 수율로 상응하는 카르복스아닐라이드 9를 얻을 수 있었다. DIC를 활성화 시약으로 사용한 경우에는 부산물로 생성되는 diisopropyl urea를 물로 씻어 제거할 수 있어서 반응 후 처리도 간단하였기 때문에 본 연구에서는 DIC를 활성화 시약으로 사용하기로 하였다. 생성된 pyrrolo[2, l-b]thiazole 카르복스아닐라이드 유도체 9의 구조는 수소핵자기공명 스펙트럼으로 규명하였다.
이 bicycHc 화합물은 생리활성을 나타내는데 필수의 a,β-불포화 카르복스아닐라이드기와 이 기능기와 이중결합을 사이에 두고 시스관계의 메틸기가 포함된 새로운 화합물을 발굴할 수 있는 흥미로운 헤테로고리 화합물이다. 본 연구에서는 pyrrolo[2, 1 -b]thiazole 카르복스아닐라이드 유도체의 합성 및 그들의 밀 붉은녹병과 벼 도열병에 생물활성을 보고하고자 한다.
이때, 아세톡시 1, 4-티아진 유도체 2를 가수분해하면 하이드록시 1, 4-티아진 유도체 3이 거의 정량적으로 생성되었지만 3의 pyrrolo[2, l-b] thiazole 에틸 에스테르 4로의 전환 수율은 낮았다(28%). 본 연구에서는 보다 간편하고 보다 높은 수율로 4를 얻기 위한 반응을 시도하였다. 그 방법 중에서, 아세톡시 1, 4-티아진 유도체 2를 메탄올 용액 중에서 마그네슘으로 처리한 경우에 pyrrolo[2, l-b] thiazole 에틸 에스테르 4를 약 40%의 수율로 얻을 수 있었다.
제안 방법
4-아세틸-2,3-다이 하이 드로-5-메틸-1,4-티 아진-6-카르복실산, 에틸에스테르, 1-옥시드(41 g, 0.1657 mol, 1.0 eq)(Hahn et al, 2002)의 톨루엔(200 mL) 용액에 무수아세트산(39 mL, 0.4145 mol, 2.5몰 당량)과 초산(19 mL, 0.3314 mol, 2.0 몰 당량)을 가하고 15시간 동안 가열 환류한 다음 반응혼합물을 감압증발에 의하여 용매를 제거하고 검갈색의 기름상의 잔류물을 탄산칼륨(14 g)과 얼음물(100 mL)에 붓고 30분간 교반 하였다. 반응물을 메틸렌클로라이드로 추출한 다음 유기층을 무수 황산마그네슘으로 건조하여 여과한 후 감압 증발하여 검갈색 기름상의 액체(40.
따라서 pyirolo[2, l-b]thiazole 카르복실산 5을 얻기 위해서 가수분해 후 반응혼합물에 염산수를 가하여 산성화하였다. Pyrrolo[2,l-b]thiazole 카르복실산 5를 상응하는 카르복스아닐리드 9로 전환하기 위한 최적 반응조건을 수립하기로 하였다. 카르복실산 그룹의 활성화 시약은 취급이 간편하고 가격이 비교적 저렴한 thionyl chloride, dicyclohexyl-carbodiimide(DCC), diisopropylcaibodiimide (DIC), 또는 ethyl chloroformate 중에서, 그리고 아닐린 유도체 중에서는 P-메틸아닐린을 각각 선택하여 모델 시험을 하기로 하였다(Scheme 1).
이 때 특이한 점은, 4를 수산화나트륨 수용액 중에서 가열 환류한 다음 상온으로 식히면 고체가 석출(수율 35%)하였는데 이것은 5의 나트륨 염(Scheme 1에 나타내지 않았으며 이것의 1H NMR은 실험부분에 기재하였음)이었다. 따라서 pyirolo[2, l-b]thiazole 카르복실산 5을 얻기 위해서 가수분해 후 반응혼합물에 염산수를 가하여 산성화하였다. Pyrrolo[2,l-b]thiazole 카르복실산 5를 상응하는 카르복스아닐리드 9로 전환하기 위한 최적 반응조건을 수립하기로 하였다.
병원균을 접종하여 발병시켰다. 또한 병에 대한 조사는 병반면적을 조사기준에 따라 병조사하여 방제가를 다음 식에 따라 구하였다.
본 연구에서 합성된 20종류의 pyrrolo[2, 1 -b]thiazole 카르복스아닐라이드 화합물 9의 대표적인 6종의 식물병원균 (벼 도열병, 벼 잎집무늬마름병, 오이 잿빛곰팡이병, 토마토 역병, 밀붉은녹병, 보리흰가루병)에 대한 항균력을 시험(in vivo)하였다. 항균활성 검정실험은 한국화학연구원 생물기능연구팀에서 수행하였다.
본 연구에서는 pyrrolo[2, 1-b]thiazole moiety가 포함된 .불포화 카르복스아닐라이드 유도체를 합성하기 위하여 4의 에틸 에스테르기를 가수분해 하여 생성 되는 카르복실산을 카르복스아닐라이드기로 전환하기로 하였다. Pytrolo[2, l-b]thiazole 에틸에스테르 4의 가수분해는 일반적인 유기산 가수분해 방법인 수산화나트륨 수용액 중에서 처리하여 pyrrolo[2, 1 -b]thiazole 카르복실산 5를 정 량적 수율로 얻었다.
수소 및 탄소 핵자기공명스펙트럼 (1H 및 13C NMR) 은 Varian gemini 300(수소는 300 MHz, 탄소는 75MHz) 또는 Broker 300 spectrometei를 사용하여 얻었으며 tetramethylsilane(TMS)를 표준물질로 하여 8 값으로 표기하였다. 녹는점은 Thomas-Hoover Capillaiy melting point apparatus를 이용하여 즉정하였으며 보정하지 않았다.
0 nm이었다. 전처리는 카르복실산 나트륨염 0.5015g을 질산과 황산으로 차례로 처리한 다음 50 mL로 묽혀서 확인하였다.
Pyrrolo[2,l-b]thiazole 카르복실산 5를 상응하는 카르복스아닐리드 9로 전환하기 위한 최적 반응조건을 수립하기로 하였다. 카르복실산 그룹의 활성화 시약은 취급이 간편하고 가격이 비교적 저렴한 thionyl chloride, dicyclohexyl-carbodiimide(DCC), diisopropylcaibodiimide (DIC), 또는 ethyl chloroformate 중에서, 그리고 아닐린 유도체 중에서는 P-메틸아닐린을 각각 선택하여 모델 시험을 하기로 하였다(Scheme 1). Thionyl chloride를 활성화 시약으로 사용한 경우에는 원하는 9가 전혀 생성되지 않았다.
항균력을 시험(in vivo)하였다. 항균활성 검정실험은 한국화학연구원 생물기능연구팀에서 수행하였다. 활성시험방법은 이미 보고(한 등, 2003)한 것과 동일한 방법에 의해서 수행하였으며 간략하게 설명하면 다음과 같다.
대상 데이터
31 mmol)를 가하고 약 15분 동안 교반하였다. 노란색의 반응혼합액을 1N 염산 수용액으로 2번, 포화중탄산나트륨 수용액, 그리고 증류수로 차례로 씻었다. 유기층을 분리하고 무수황산마그네슘으로 건조한 다음 감압 증발하여 노란색 고체인 8(0.
본 저자들이 발굴한 pyrrolo[2, 1 -b]thiazole 유도체는 C-2 위치에 카르복실산 moiety, C-3 위치에 메틸기가 각각 결합되어 있는 화합물이다. 이 bicycHc 화합물은 생리활성을 나타내는데 필수의 a,β-불포화 카르복스아닐라이드기와 이 기능기와 이중결합을 사이에 두고 시스관계의 메틸기가 포함된 새로운 화합물을 발굴할 수 있는 흥미로운 헤테로고리 화합물이다.
녹는점은 Thomas-Hoover Capillaiy melting point apparatus를 이용하여 즉정하였으며 보정하지 않았다. 속성 크로마토그래피는 SUica gel GF254(230-400 mesh)과 유리관을 이용하여 수행하였다. 에틸 아세토아세테이트, 아닐린 유도체, 2-아미노에탄티올 등의 시약은 Aldrich Chemical Co.
에틸 아세토아세테이트, 아닐린 유도체, 2-아미노에탄티올 등의 시약은 Aldrich Chemical Co. 에서 구입하였고 무수아세트산, 톨루엔, 메틸렌클로라이드 등의 용매는 일급시약을 사용하였다.
성능/효과
Thionyl chloride를 활성화 시약으로 사용한 경우에는 원하는 9가 전혀 생성되지 않았다. Ethyl chloroformate를 활성화 시약으로 사용한 경우에는 중간체 6이 약 95%의 수율로 생성되었으나 이것에 대한 P-메틸아닐린의 친핵적 공격의 결과, 원하는 상응하는 카르복스아닐리드 9는 14%만 생성되었고 pyrrolo[2, l-b]thiazole 카르복실산 5가 다량 회수되었다. 이것은 P-메틸아닐린의 질소의 친핵적 공격이 입체장애를 덜 받는 anhydride기의 카르보닐 탄소를 공격하였기 때문인 것으로 생각된다.
활성화 시약으로서 DCC를 사용한 경우에는 pyrrolo[2, 1 -b]thiazole 카르복실산과 DCC가 결합된 중간체 7이 약 70%의 수율로 생성되었으며 이것을 p-메틸아닐린과 상온에서 반응시키면 약 38%의 상응하는 카르복스아닐라이드 9가 생성되었다. 한편 DIC를 사용한 경우에 가장 높은 수율(76%)의 중간체 8를 얻을 수 있었으며, 이것을 P-메틸아닐린과 반응시켜 81%의 수율로 상응하는 카르복스아닐라이드 9를 얻을 수 있었다. DIC를 활성화 시약으로 사용한 경우에는 부산물로 생성되는 diisopropyl urea를 물로 씻어 제거할 수 있어서 반응 후 처리도 간단하였기 때문에 본 연구에서는 DIC를 활성화 시약으로 사용하기로 하였다.
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