氟唑菌酰胺的合成與生物活性

王 剛，呂 亮，劉吉永，單中剛，楊輝斌，李 斌

（沈陽中化農(nóng)藥化工研發(fā)有限公司，新農(nóng)藥創(chuàng)制與開發(fā)國家重點實驗室，沈陽 110021）

◆研究與開發(fā)◆

氟唑菌酰胺的合成與生物活性

王 剛，呂 亮，劉吉永，單中剛，楊輝斌，李 斌*

（沈陽中化農(nóng)藥化工研發(fā)有限公司，新農(nóng)藥創(chuàng)制與開發(fā)國家重點實驗室，沈陽 110021）

氟唑菌酰胺是巴斯夫公司開發(fā)的吡唑酰胺類殺菌劑。本文以二氟乙酰乙酸乙酯、原甲酸三乙酯和甲基肼等為起始原料經(jīng)6步反應(yīng)合成了氟唑菌酰胺，目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR確證。殺菌活性測試結(jié)果表明：氟唑菌酰胺對水稻紋枯病、黃瓜白粉病、大豆銹病具有優(yōu)異的活性。

氟唑菌酰胺；合成；殺菌活性

SDHI（succinate dehydrogenase inhibitors）類殺菌劑通過作用于蛋白復(fù)合體Ⅱ，影響病原菌呼吸鏈的電子傳遞系統(tǒng)，阻礙其能量的代謝，抑制病原菌的生長，導(dǎo)致其死亡，從而達(dá)到防治病害的目的。其防治譜廣，藥效強(qiáng)，作用持久，且增產(chǎn)效果顯著。2015年，SDHI類殺菌劑全球銷售額15.76億美元，其中氟唑菌酰胺銷售額3.9億美元，占SDHI類殺菌劑銷售額的24.7%。

氟唑菌酰胺（fluxapyroxad；商品名Xemium）是巴斯夫公司于2012年上市的SDHI類殺菌劑，兼具預(yù)防和治療作用，具有非常優(yōu)異的內(nèi)吸傳導(dǎo)活性。氟唑菌酰胺的市場銷售相當(dāng)強(qiáng)勢，2012年，氟唑菌酰胺上市的當(dāng)年便取得了接近1億美元的銷售額（0.95億美元）；2013年，氟唑菌酰胺的銷售額為2.30億美元，同比飆升142.11%；2014年，其全球銷售額為2.85億美元，銷售額的增長主要受巴西市場的驅(qū)動，這是該產(chǎn)品2013年引入巴西市場后的第1個全年；2015年，其全球銷售額為3.90億美元，得益于其在南美洲的銷量增長。目前為止，未見對此類殺菌劑抗性問題的報道[1-3]。

氟唑菌酰胺英文通用名為fluxapyroxad，IUPAC名稱3-(二氟甲基)-1-甲基-N-(3',4',5'-三氟聯(lián)苯-2-基)吡唑-4-甲酰胺，CAS名稱3-(二氟甲基)-1-甲基-N-(3',4',5'-三氟[1,1'-聯(lián)苯]-2-基)-1H-吡唑-4-甲酰胺。CAS登錄號907204-31-3，開發(fā)代號BAS 700 F、5094351，分子式C18H12F5N3O，相對分子質(zhì)量381.3，化學(xué)結(jié)構(gòu)式如圖1所示。氟唑菌酰胺純品為白色晶體，熔點156.8℃，相對密度1.42（室溫），蒸氣壓（25℃）＞8.1×10-9Pa。其室溫下溶解度（g/L，20℃）：丙酮＞250、乙腈167.6±0.2、二氯甲烷146.1±0.3、乙酸乙酯123.3±0.2、甲醇53.4、甲苯20.0、正辛醇4.69、正庚烷0.106。辛醇/水分配系數(shù)（20℃）KowlogP為3.08（去離子水）、3.09（pH4）、3.13（pH7）、3.09（pH9）。pH值4～9時，氟唑菌酰胺水解穩(wěn)定，在使用人造光的天然水中無光解轉(zhuǎn)換現(xiàn)象（DT50和量子產(chǎn)率未計入）[4]。

氟唑菌酰胺的主要劑型有：乳油（EC）、懸浮劑（SC）和種子處理懸浮劑（FS）等。

氟唑菌酰胺對哺乳動物的急性毒性很低，大鼠（雌性）急性經(jīng)口LD50值＞2 000 mg/kg，大鼠急性經(jīng)皮LD50值＞2 000 mg/kg，對皮膚和眼睛無刺激性[4]。

圖1 氟唑菌酰胺化學(xué)結(jié)構(gòu)式

本文以二氟乙酰乙酸乙酯、原甲酸三乙酯為起始原料，經(jīng)過縮合、合環(huán)、水解、酰氯化、胺解等6步反應(yīng)合成氟唑菌酰胺，合成路線如圖2所示。

圖2 氟唑菌酰胺的合成

1 實驗部分

1.1 儀器與試劑

主要試劑：所用試劑為市售化學(xué)純或分析純。

主要儀器：Mercury 300（Varian）核磁共振儀（溶劑為DMSO，TMS為內(nèi)標(biāo)）；天津分析儀器廠生產(chǎn)的RY-1型熔點儀；Agilent 1100系列高效液相色譜。

1.2 關(guān)鍵中間體的合成步驟

1.2.1 4,4-二氟-2-(甲氧基亞甲基)-3-氧代丁酸乙酯（M-1）的合成

將二氟乙酰乙酸乙酯16.6 g（100 mmol）、原甲酸三乙酯17.77 g（120 mmol）、乙酸酐30.6 g（300 mmol）加入到500 mL反應(yīng)瓶中，升溫至回流，反應(yīng)4 h，反應(yīng)液冷卻至室溫，減壓條件下蒸除低沸點物，蒸至無液滴滴下（水浴60℃），得中間體M-1淡黃色液體19.97 g，收率96%。

1.2.2 1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸乙酯（M-2）的合成

將19.97 g（96 mmol）中間體M-1溶于20 mL乙醇，并將其滴加到16.59 g（144 mmol）40%甲基肼水溶液及30 mL乙醇混合液中，室溫下攪拌，0.5 h后反應(yīng)完畢，蒸除大部分溶劑后，加入水和乙酸乙酯萃取，有機(jī)相用飽和食鹽水（100 mL）洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓脫溶，殘余物經(jīng)柱色譜提純（淋洗液為體積比5∶1的PE＋EA），得M-2淡黃色固體17.05 g，收率87%。

1.2.3 1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸（M-3）的合成

將17.05 g（83.5 mmol）M-2加入到500 mL反應(yīng)瓶中，再加入66.8 g 10%氫氧化鈉水溶液，在室溫下攪拌2 h。停止反應(yīng)，將反應(yīng)液傾入200 mL水中，并加入50 mL乙酸乙酯萃取2次，分液，水相用濃鹽酸調(diào)節(jié)pH值≤2，有大量白色固體析出。過濾，水洗，干燥得M-3白色固體14.41 g（83.5 mmol），收率98%。

1.2.4 1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酰氯（M-4）的合成

將0.19 g（1.08 mmol）M-3和10 mL乙腈加入到100 mL反應(yīng)瓶中，滴加氯化亞砜0.51 g（4.32 mmol），滴畢加熱回流2 h。減壓蒸除殘余的氯化亞砜和溶劑后得酰氯（M-4）粗品，將其溶于二氯甲烷中備用。

1.2.5 3',4',5'-三氟聯(lián)苯基-2-胺（M-5）的合成

將2-碘苯胺0.66 g（3.01 mmol）、3,4,5-三氟苯硼酸0.583 g（3.31 mmol）、碳酸銫1.964 g（6.03 mmol）和[1,1'-雙(二苯基膦基)二茂鐵]二氯化鈀0.044 g（0.06 mmol）加入100 mL反應(yīng)瓶中，再加入5 mL水和20 mL二氧六環(huán)，102℃條件下，加熱回流反應(yīng)。TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程，3 h后結(jié)束反應(yīng)。蒸除大部分溶劑后，加入水和乙酸乙酯萃取，有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓脫溶，殘余物經(jīng)柱色譜提純（淋洗液為體積比2∶1的PE＋EA），得到M-5黃色固體0.58 g（2.60 mmol），收率86%。

1.3 目標(biāo)化合物氟唑菌酰胺的合成

將0.20 g（0.89 mmol）M-5溶于10 mL二氯甲烷中，加入三乙胺0.109 g（1.075 mmol）和3-二氟甲基-1-甲基-1H-吡唑-4-甲酰氯（M-4）0.209 g（1.075 mmol），室溫攪拌反應(yīng)。TLC監(jiān)測反應(yīng)進(jìn)程，2 h后反應(yīng)結(jié)束。反應(yīng)液中加入二氯甲烷和水萃取，有機(jī)相用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓脫溶，殘余物經(jīng)柱色譜提純（淋洗液為體積比2∶1的PE＋EA），得到產(chǎn)物氟唑菌酰胺黃色固體0.15 g（0.39 mmol），收率41.7%，質(zhì)量分?jǐn)?shù)95.2%（HPLC歸一）。

1H NMR（CDCl3）δ：3.93(s,3H),6.64(t,1H),6.98-7.03 (m,2H),7.22-7.24(m,2H),7.41-7.47(m,1H),7.82(br s,1H), 7.97(1H),8.20(1H)。

2 生物活性測定

2.1 室內(nèi)對水稻紋枯病的保護(hù)活性試驗

供試藥劑95%氟唑菌酰胺原藥，試驗質(zhì)量濃度設(shè)為100,50,25,12.5,6.25 mg/L，另設(shè)不施藥劑的空白對照，每處理2次重復(fù)。

選擇生長整齊一致、葉齡相同的水稻盆栽幼苗，按上述藥劑濃度，使用作物噴霧機(jī)進(jìn)行葉片噴霧處理，噴霧后放置通風(fēng)櫥內(nèi)晾干，24 h后接種水稻紋枯病病原菌，采用夾接菌塊法接種，每盆接3塊0.25 cm2水稻紋枯病病原菌菌塊，接于稻苗基部。接種后置于人工氣候溫室（溫度：晝28℃、夜25℃；相對濕度：95%），保濕見光培養(yǎng)7 d，然后調(diào)查。調(diào)查時每盆調(diào)查夾接菌塊的葉片，根據(jù)水稻葉鞘和葉片為害癥狀程度分級，以病情指數(shù)計算防治效果。

2.2 室內(nèi)對黃瓜白粉病的保護(hù)活性試驗

供試藥劑95%氟唑菌酰胺原藥，試驗質(zhì)量濃度為200,100,50,25,12.5,6.25 mg/L。選擇生長整齊一致的盆栽黃瓜幼苗，按上述藥劑濃度在作物噴霧機(jī)上進(jìn)行噴霧處理，噴霧后放置通風(fēng)櫥中晾干。24 h后接種黃瓜白粉病孢子懸浮液（5×106個/mL），接種后放置溫室正常管理（溫度：晝23～28℃，夜18～20℃），培養(yǎng)8 d后調(diào)查防治效果，調(diào)查每張葉片病菌侵染的發(fā)展程度。以病情指數(shù)計算防治效果。

2.3 室內(nèi)對大豆銹病的保護(hù)活性試驗

供試藥劑95%氟唑菌酰胺原藥，試驗質(zhì)量濃度為100,25,6.25,1.56,0.39 mg/L。選擇生長整齊一致盆栽大豆幼苗（品種：遼豆10），剪下生長點，保留2片真葉，按所設(shè)濃度在作物噴霧機(jī)上進(jìn)行噴霧處理，另設(shè)不施藥劑的空白對照，每處理3次重復(fù)。噴霧后放置通風(fēng)櫥中晾干。24 h后接種大豆銹病孢子懸浮液（1×106個/mL），接種后放置人工氣候室（溫度：晝25℃、夜20℃；相對濕度：95%～100%）培養(yǎng)1 d，然后移至溫室，正常管理（溫度：晝23～28℃，夜18～20℃），培養(yǎng)10 d后調(diào)查，按病原菌侵染面積分級，以病情指數(shù)計算防治效果并求EC90值。

2.4 實驗結(jié)果

試驗結(jié)果表明，95%氟唑菌酰胺原藥對水稻紋枯病、黃瓜白粉病、大豆銹病具有很好的活性，結(jié)果詳見表1。

表1 95%氟唑菌酰胺原藥室內(nèi)生物活性試驗結(jié)果

3 結(jié)果與討論

本文以二氟乙酰乙酸乙酯、原甲酸三乙酯和甲基肼等為起始原料經(jīng)6步反應(yīng)合成了氟唑菌酰胺，目標(biāo)化合物的結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR確證。目標(biāo)化合物殺菌活性測試結(jié)果表明：氟唑菌酰胺對水稻紋枯病、黃瓜白粉病、大豆銹病具有優(yōu)異的活性。

4 結(jié)論

文章詳細(xì)闡述了氟唑菌酰胺的合成與生物活性研究。該化合物對水稻紋枯病、黃瓜白粉病、大豆銹病具有很好的防治效果。本文對氟唑菌酰胺的研究開發(fā)具有重要意義。

[1]柏亞羅.敢與“最好”叫板的殺菌劑——巴斯夫氟唑菌酰胺[DB/OL].(2015-09-18)[2017-04-01].http://www.agroinfo.com. cn/other_detail_1965.html.

[2]仇是勝,柏亞羅.琥珀酸脫氫酶抑制劑類殺菌劑的研發(fā)進(jìn)展（Ⅰ）[J].現(xiàn)代農(nóng)藥,2014,13(6):1-7.

[3]Phillips McDougall.AgriService Products Section—2015 Market [R].Phillips McDougall—AgriService,2015.

[4]MacBean C,胡笑形.農(nóng)藥手冊（原著第16版）[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2015:502-503.

（責(zé)任編輯：顧林玲）

Synthesis and Bioactivity of Fluxapyroxad

WANG Gang,LV Liang,LIU Ji-yong,SHAN Zhong-gang,YANG Hui-bin,LI Bin*
（State Key Laboratory of the Discovery and Development of Novel Pesticide,Shenyang Sinochem Agrochemicals Research and Development Co.,Ltd.,Shenyang 110021,China）

Fluxapyroxad was a novel pyrazole-carboxamide fungicide which developed by BASF Corporation. Fluxapyroxad was synthesized by using ethyl difluoroacetoacetate,triethoxy orthoformate and methylhydrazine as starting materials.The structure of the target compound was confirmed by1H NMR.The results of fungicidal activity at greenhouse showed that fluxapyroxad had excellent fungicidal activities against rice sheath blight,cucumber powdery mildew and soybean rust.

fluxapyroxad;synthesis;fungicidal activity

TQ 455.4＋7；TQ 450.2＋1

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2017.04.003

2017-04-07

王剛（1984—），碩士。研究方向：新農(nóng)藥創(chuàng)制。E-mail：wanggang8@sinochem.com

李斌（1964—），博士。研究方向：新農(nóng)藥創(chuàng)制。E-mail：libin1@sinochem.com