${\underline{O}},{\underline{O}}-Diethyl-{\underline{S}}-phenyl\;phosphorothiolate-^{18}O$와 관련화합물들을 합성하고 MCPBA로 산화시켰다. 각 반응을 $^{31}P$ NMR로 추적하였고 반응산물을 GC-MS로 분석하였다. ${\underline{O}},{\underline{O}}-Diethyl-{\underline{S}}-phenyl\;phosphorothiolate-^{18}O$은 메탄올에서 MCPBA에 의해 diethyl methyl phosphate로 전환되며 $^{18}O$를 포함하고 있어 이 산화반응은 Segall과 Casida가 제안하였던 반응기작을 따르고 있음이 증명되었다.
4-Methyl-2,6,7-trioxa-1-phospbicycle[2,2,2]octane 1-sulfide (BPS)와 4-Methyl-2,6,7-trioxa-1-phosphabicyclo[2,2,2]octance 1-oxide (BPO) 및 관련 단고리화합물을 합성하였고 반응성 중간체와 반응기작을 알아보기 위하여 BPS를 chloroform 및 methanol중에서 MCPBA로 산화시켰다. Chloroform에서는 BPO만이 생성되었고 methanol중에서는 두고리 구조가 열려서 만들어진 반응성 중간체가 methanol을 인산화하여 생성된 이성질체의 단고리화합물이 관찰 되었으며 또한 소량의 BPO도 생성되었다. 인산화 능력을 소유한 반응성 중간체를 여러 가지 기기분석을 동원하여 연구한 결과 그 구조는 단고리 methyl sulfenyl ester로 제안하였다.
유기인계 화합물중 독성이 매우 강한 O-ethyl S-methyl ethylphosphonothioate (1)의 화학적, 대사적 산화생성물들에 대한 $^{31}P-NMR$ 분석에서 주된 산화 생성물인 O-ethyl ethylphosphonic acid (2)의 chemical shift가 MCPBA 반응에서 40.15ppm, MMPP 반응에서 30.98ppm, microsomal oxidation system에서 29.31ppm, 그리고 집파리 생체실험에서 29.10ppm으로 반응조건에 따라 서로 상당히 상이하게 관찰되었다. 이 산화 생성물의 $^{31}P-NMR$ spectrum 상에서의 chemical shift에 대한 용매효과는 deutero-chloroform을 사용했을때 30.70ppm, 극성 용매인 deuterium oxide를 사용했을때 40.15ppm으로 관찰되었으며, pH에 대한 효과는 pH 3, 5.6, 14에서는 30ppm을 전후하여, pH 1의 강산성 조건하에서는 47.91ppm에서 나타났다. 이는 유기산 형태의 생성물 (2)가 ionized form이 형성될수있는 조건하에서는 산소원자의 비공유전자쌍들에 의하여 인원자가 차폐되어 chemical shift가 upfield쪽으로 이동을하고, 반면 비극성과 강산성 조건하에서는 Protonated form으로 존재하여 인(燐)원자에 대한 차폐효과가 줄어들기 때문에 downfield쪽으로 이동하는 것으로 관찰되었다.
Carbofuran 및 N-dimethoxyphosphinothioyl carbofuran (PSC)의 AChE에 대한 이분자 저해 속도상수(bimolecular inhibition rate constant, $k_{i}$)를 관찰하였다. Carbofuran은 $7.7{\times}10^{5}\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$으로 높은 저해효과를 보이고 있는 반면, PSC는 $1.2{\times}10^{3}\;M^{-1}{\cdot}min^{-1}$으로 carbofuran에 비하여 AChE에 대한 저해력이 600배 정도 낮은 저해력을 갖고 있는 것으로 관찰되어 독성발현을 위하여 활성화 과정이 필요한 것으로 확인되었다. AChE/mixed function oxidase(mfo) coupling system을 이용한 microsomal oxidative activation 실험에서 PSC의 AChE에 대한 저해력이 control에 비하여 NADPH가 첨가된 oxidase 처리구에서 800배 더 강하게 나타났으며, cytochrome $P_{450}$의 저해제를 첨가한 oxidase+PBO 처리구에서는 control의 저해 경향과 유사하였다. 또한 생쥐 뇌 AChE에 대한 PSC의 $I_{50}$은 28 mg/kg인 반면 PBO를 전처리하였을 경우 $I_{50}$은 57 mg/kg으로 나타나 cytochrome $P_{450}$ 저해제로 인하여 PSC의 저해력이 2배정도 감소된 것을 관찰할 수 있었고, PSC는 독성발현을 위하여 활성화 과정을 거쳐야 하며, 이 과정에서 cytochrome $P_{450}$ 이 작용함을 확인할 수 있었다. PSC와 MCPBA를 반응시켜 산화 과정을 통하여 생성된 독성대사물을 분석한 결과 반응산물의 약 55%가 carbofuran임을 확인할 수 있었다. 본 연구를 통하여 PSC의 활성화 과정을 통한 독성발현에 cytochrome $P_{450}$이 중요한 역할을 하는 효소임을 확인할 수 있었고, PSC의 산화적 활성화 과정을 통한 주된 독성대사물이 carbofuran임을 확인할 수 있었다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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