Kinetics and mechanism of hydrolysis of insecticidal buprofezin

살충제 buprofezin의 가수분해 반응 메카니즘

The hydrolysis rate of insecticidal buprofezin(IUPAC : tert-butylimino-3-isopropyl-5-phenylperhydro-1,3,5-thiadiazin-4-one) in the range of pH 2.0 and 12.0 have been examined in 15%(v/v) aqueous dioxane at $45^{\circ}C$. The hydrolysis mechanism of buprofezin is proposed from the pH-effect, solvent effect(${\ell}{\gg}m$), thermodynamic parameter(${\Delta}H^{\neq}$=11.12 $Kcal{\cdot}mol^{-1}$ &, ${\Delta}S^{\neq}=5.0e.u.$), rate equation and hydrolysis product, l-isopropyl-3-phenyl urea. General acid catalyzed hydrolysis and specific acid catalyzed($k_{H3O+}$) hydrolysis through $A-S_{E}2$ and A-2(or $A_{AC}2$) reaction mechanism with orbital-control reaction proceed below pH 8.0 and above pH 9.0, the nucleophilic addition-elimination, $Ad_{N}-E$ mechanism via tetrahedral($sp^{3}$) intermediate is initiation by general base catalyzed($k_{H2O}$) reaction. Buprofezin was more stable in alkaline ($k=10^{-8}sec.^{-1}$) than acid solutions from the sigmoid pH-rate profile. And the half-life($t=\frac{1}{2}$) of hydrolysis reaction in neutral aqueous solution(pH 7.0) at $45^{\circ}C$ was about 3 months.

[ $45^{\circ}C$ ]의 15%(v/v) dioxane 수용액중에서 살충성 buprofezin(IUPAC : tert-butylimino-3-iso-propyl-5-phenylperhydro-1,3,5-thiadiazin-4-one)의 가수분해 반응속도상수와 pka상수(5.60)를 측정하고 pH-효과, 용매효과(m=0.34, n=2.45 및 $1{\gg}m$), 열역학적 활성화 파라미터(pH 4.0, ${\Delta}H^{\neq}$= 11.12 $kcal{\cdot}mol^{-1}$, ${\Delta}S^{\neq}$=-5.0e.u. 및 $E_{act.}$=11.76Kcal), 반응 속도식등의 반응 속도론적 및 생성물분석(1-isopropyl-3-phenyl urea) 등의 비속도론적 실험결과를 얻었다. 이들 자료의 검토로부터 pH 8.0이하의 산성용액에서는 특정($k_{H3O+}$)및 일반 산-촉매반응에 의한 $A-S_{E}2$형 및 A-2(또는 $A_{AC}2$)형 반응, 그리고 pH 9.0이상의 알카리성 용액에서는 일반염기 촉매반응($k_{H2O}$)에 의한 친핵성 첨가-제거 ($Ad_{N}-E$) 반응이 사면체($sp^{3}$) 중간체를 경유하는 궤도-조절 반응으로 진행되는 일련의 가수분해 반응메카니즘을 제안하였다. 또한, Buprofezin은 산성(pH8.0이하)용액보다 염기성(pH8.0이상) 용액중($k=10^{-8}sec.^{-1}$)에서 더욱 안정하였으며 $45^{\circ}C$의 중성(pH 7.0) 수용액 중에서 반감기($t=\frac{1}{2}$)는 약 3개월이었다.