新穎殺菌劑fenpyrazamine

張翼翾

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新穎殺菌劑fenpyrazamine

張翼翾

(上海市農(nóng)藥研究所，上海 200032)

在世界農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中，灰霉病()和莖腐病()侵染水果和蔬菜，使作物產(chǎn)量大幅下降，是需防治的重要病害。

盡管目前市場上已有不少防治灰霉病的藥劑，然而灰霉病的生命周期特別短，其孢子發(fā)生量又大，極易產(chǎn)生抗性，故需要不斷開發(fā)、上市新穎的殺菌劑來防治。

Fenpyrazamine系日本住友化學(xué)公司發(fā)明、開發(fā)的具硫醚結(jié)構(gòu)的新穎殺菌劑。該產(chǎn)品對果樹和蔬菜的灰霉病、莖腐病和褐腐病特別高效，其抗真菌活性高，預(yù)防效果好，持效期長，獲前間隔期短，對人類和環(huán)境安全。其含有一個氨基吡唑啉酮(圖1)結(jié)構(gòu)，這是現(xiàn)有農(nóng)化產(chǎn)品所沒有的，為住友化學(xué)公司獨創(chuàng)。此外，只有拜耳作物科學(xué)的環(huán)菌酰胺與fenpyrazamine作用機制相同。

圖1 fenpyrazamine的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1 開發(fā)沿革

1.1 先導(dǎo)化合物的發(fā)現(xiàn)

住友化學(xué)公司研究團隊在對外來數(shù)據(jù)庫中具有獨特化學(xué)結(jié)構(gòu)的化合物的生物活性進行評估中，發(fā)現(xiàn)1個化合物對小麥白粉病有防治作用。以此物質(zhì)為先導(dǎo)物，展開一系列合成和生物活性評估的篩選研究。在調(diào)查苯取代物的活性時，發(fā)現(xiàn)在苯環(huán)(化合物A)的鄰位引入1個氯原子，化合物對灰霉病有防效。研究人員決定以化合物A為先導(dǎo)物來開發(fā)防治灰霉病的殺菌劑。經(jīng)過仔細的研究，發(fā)現(xiàn)對先導(dǎo)物進行以下的修飾可得到對灰霉病有高防治活性的化合物：(1)在苯環(huán)鄰位進行取代對防病活性有重要影響；(2)吡唑啉酮環(huán)上的酮結(jié)構(gòu)對防病活性重要；(3)吡唑啉酮環(huán)的第一和第二位置的氮原子上連接支鏈烴對活性有重要影響；(4)吡唑啉酮環(huán)的第五位置連接氨基對防病活性重要(圖2)。

圖2 氨基吡唑啉酮衍生物的構(gòu)效關(guān)系

通過大量的合成和生物活性評估發(fā)現(xiàn)化合物B具有高的防病活性(圖3)。

圖3 fenpyrazamine的發(fā)現(xiàn)

1.2 化合物C的發(fā)現(xiàn)

進一步的結(jié)構(gòu)優(yōu)化發(fā)現(xiàn)，在吡唑啉酮環(huán)的第一位置的氮原子連接的支鏈烴基R3為–C(=O)OCH3特別是為–C(=O)SCH3時，化合物對灰霉病的活性提高很多。對苯環(huán)上R1，吡唑啉酮環(huán)上第一、第二位置氮原子連接的取代基(R2、R3)進行組合評估發(fā)現(xiàn)，化合物C對灰霉病有優(yōu)異的防效?；衔顲的活性與試驗中的標(biāo)準(zhǔn)品相當(dāng)或更高，故研究人員決定選取化合物C為進一步開發(fā)的對象。

研究發(fā)現(xiàn)化合物C在土壤中降解緩慢，故需進一步的修飾。

1.3 fenpyrazamine的發(fā)現(xiàn)

為了改進在土壤中的持效時間，對化合物C進行修飾，并評估了修飾物在土壤中的殘留，發(fā)現(xiàn)了fenpyrazamine。Fenpyrazamine的硫酯基末端取代有烯丙基，苯環(huán)的鄰位為甲基。

Fenpyrazamine和化合物C一樣對灰霉病有優(yōu)異的防效，但其在土壤中快速降解掉。

綜合考慮多種因素后，研究人員決定選取fenpyrazamine進行開發(fā)。

2 合成方法

Fenpyrazamine吡唑環(huán)的一個氮原子上取代有烯丙基硫羰基，另一個鏈接異丙基。合成路線如圖4。一個路線為在吡唑環(huán)上先引入異丙基，另一路線為在吡唑環(huán)上先引入烯丙基硫羰基。通過詳盡的調(diào)查，確定了fenpyrazamine的工業(yè)生產(chǎn)方法，即在吡唑環(huán)的2個氮原子上進行區(qū)域選擇性取代。

圖4 fenpyrazamine的合成路線

3 理化性質(zhì)

Fenpyrazamine化學(xué)名稱(IUPAC)-allyl 5-amino- 2,3-dihydro-2-isopropyl-3-oxo-4-(-tolyl)pyrazole-1- carbothioate，CAS號：473798-59-3，分子式：C17H21N3O2S，分子量為331.43。原藥(純度99.3%)為白色晶體粉末，有輕微的味道，密度：1.262 g/mL (20 ℃)，熔點：116.4 ℃，蒸汽壓：2.89×10–8Pa (25 ℃)。溶解度(20 ℃)：水20.4 mg/L，正辛醇：84 403 mg/L，正己烷：902 mg/L，甲苯：113 g/L，乙酸乙酯：>250 g/L，丙酮：>250 g/L，甲醇：>250 g/L，二氯甲烷：>250 g/L。辛醇-水分配系數(shù)：3.52。

4 生物活性

4.1 抗真菌譜

Fenpyrazamine對葡萄孢屬(spp.，如灰霉病等)、核盤菌屬(spp.，如菌核病等)等核盤菌科的病菌引起的重要農(nóng)業(yè)病害有較高防治活性(表1)。

表1 fenpyrazamine的抗真菌活性

4.2 作用特點

4.2.1 預(yù)防作用

盆栽試驗中，用量是日本登記用于防治黃瓜灰霉病濃度(250 mg/L)的1/16時，fenpyrazamine對灰霉病有很高的預(yù)防作用。

4.2.2 跨層轉(zhuǎn)移(trans-laminar)

在跨層轉(zhuǎn)移試驗中(在葉背面施用殺菌劑1 d后，在葉正面接種灰葡萄孢)，即使?jié)舛群艿蚚日本登記濃度(250 mg/L)的1/16]，fenpyrazamine對灰霉病都有很高的防效(大于80%)。這表明fenpyrazamine在施用后能被植物迅速吸收轉(zhuǎn)移到未處理區(qū)域。因為fenpyrazamine具有跨層轉(zhuǎn)移的能力，那么在田間施用即使不太均勻，都將會有好的防效。

4.2.3 阻止病害的發(fā)展

在阻止病害發(fā)展試驗中(在施藥前1 d接種灰葡萄孢)，即使在很低的濃度[日本登記濃度(250 mg/L)的1/16]，fenpyrazamine對灰霉病都有很高的防效(大于80%)。這表明在病菌侵染后病害發(fā)展的初級階段，fenpyrazamine能夠阻止病害的發(fā)展。故即使蔬菜上灰霉病最初癥狀出現(xiàn)后施用fenpyrazamine，此藥劑都將會對灰霉病有好的防治效果。

4.2.4 持效期長

即使施用濃度低[日本登記用于防治黃瓜灰霉病濃度(250 mg/L)的1/4]，在施藥后第14 d，fenpyrazamine對灰霉病的防效優(yōu)異(大于90%)。

4.2.5 耐雨水沖刷

施藥后人工降雨2 h 50 mm，fenpyrazamine(用量500 g/hm2)對葡萄上的灰霉病(施藥前1 d接種)還有高的防效(大于75%)。

5 安全性

Fenpyrazamine原藥的大鼠急性經(jīng)口毒性(LD50)：＞2 000 mg/kg，大鼠急性經(jīng)皮毒性：(LD50)：＞2 000 mg/kg，大鼠吸入毒性(LC50)＞4 840 mg/m3空氣(鼻吸4 h)；對兔的眼睛有極微弱刺激作用，對皮膚沒有刺激作用；對豚鼠皮膚有微弱的致敏性。無致癌性，無致畸性，對生殖無副作用，無神經(jīng)毒性、免疫毒性和遺傳毒性。

對鯉魚、大型蚤和淡水綠藻的急性毒性(LC50/EC50)分別為6.0、5.5、＞0.92 mg/L，遠高于防治劑量，表明fenpyrazamine在應(yīng)用中對水生生物不會造成顯著影響。

Fenpyrazamine原藥對蜜蜂的急性經(jīng)口和接觸毒性(LD50)>100 mg/蜂。Fenpyrazamine 50%WG對蠶的經(jīng)口致死率為0，且對發(fā)育沒有影響。對天敵科曼尼蚜繭蜂、南方小花蝽和加州新小綏螨的觸殺致死率為6.0%~7.6%。這些數(shù)據(jù)表明fenpyrazamine在實際應(yīng)用中對蜜蜂、蠶和天敵低毒。

Fenpyrazamine原藥對鵪鶉的急性經(jīng)口毒性(LD50)＞2 000 mg/kg。

6 作用機制

Fenpyrazamine抑制真菌芽管和菌絲的生長，抑制麥角甾醇生物合成中的3-酮還原酶(3-keto reductase)的活性。

7 登記情況

Fenpyrazamine在2012年4月在韓國登記，之后在歐盟登記，在2012年10月，“PROLECTUS?”首次在意大利上市。在2013年，在瑞士、奧地利、日本、智利和美國登記，“PROLECTUS?”在韓國和智利上市。在2014年1月，“Pixio? DF”在日本上市。日本住友化學(xué)公司計劃接下來將在歐洲各國和澳大利亞登記和上市fenpyrazamine。

8 總 結(jié)

Fenpyrazamine不僅對灰霉病和其他病害有很高的預(yù)防活性，而且有較好的跨層轉(zhuǎn)移能力、治療活性和持效期長，在田間應(yīng)用中對灰霉病有高的防效。因此其可作為防治灰霉病的主要藥劑，然而，由于灰葡萄孢易產(chǎn)生抗性，故要制定fenpyrazamine的應(yīng)用項目，和不同作用機制的殺菌劑聯(lián)合應(yīng)用，以防抗性的產(chǎn)生。

10.16201/j.cnki.cn31-1827/tq.2017.02.14

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1009-6485(2017)02-0058-03

張翼翾，女，碩士，工程師。E-mail: sjnywp@163.com。

2017-03-30。