Insecticidal Activation Mechanism of m-Methylphenyl N-methylcarbamate Derivatives

m-Methylphenyl N-methylcarbamate 유도체들의 살충활성 메카니즘

A Series of meta and para-substituted phenyl N-methylcarbamate derivatives were synthesized and influence of substituents(X) on the molecular orbital(MO) quantities of carbonyl group, carbamylation reaction center, and insecticidal activities($pI_50$) were discussed quantitatively. From these findings, the most stable streo conformer(Z) shows that the planer phenyl group occupies vertical(${\theta}=90^{\circ}$) position on the plane of the N-methylcarbamyl group. The carbamylation mechanism was proposed that the carbamylation process of acetylcholinesterase(ACh.E) by m-methyl substituted phenyl N-methylcarbamate derivatives proceeds via hyperconjugation of m-methyl group and carbonyl oxygene protonation, theromodynamically control reaction with acidic site of ACh.E.

일련의 phenyl N-methylcarbamate 유도체들을 합성하고 ACh.E에 대한 carbamylation 과정으로 일어나는 살충활성 반응의 중심인 carbonvl group의 분자궤도(MO) 함수량과 살충활성($pI_{50}$) 값에 대한 치환기의 영향을 검토한 바, phenyl group에 결합된 치환기(X) 변화에 따른 carbonyl group의 알짜전하와 적외선 진동수($cm^{-1}$) 및 bond population에 미치는 치환기 효과(${\rho}=0$)는 관측되지 않았다. 전체 에너지(${\Delta}Et$)와 ipso $C_1-O_7$결합을 회전축으로 한 각도(${\theta}$)와의 관계로 부터 가장 안정한 형태는 평면인 phenyl group에 대하여 carbamyl group이 수직(${\theta}=90^{\circ}$ )인 (Z)-N-methyl-(Z}-O-phenylcarbamate 형태이었다. Carbamylation 과정의 1단계 평형($k_1/k_{-1}$) 반응은 thermodynamically control 반응이기 때문에 carronyl oxygene에 대한 acidic group(ACh.E)의 양성자화 반응과 Serine hydroxyl group의 친핵성 첨가반응 그리고 m-methyl group의 hyperconjugation effect에 의하여 anionic site(ACh.E)와의 상호작용으로 설명되는 일련의 새로운 carbamylation 메카니즘을 가정하여 제안하였다.