Aminopyrifen的合成及其殺菌活性

吳旭杰 ，冀經(jīng)倫 ，高一星 ，2，張 靜 ，2*，張立新 ，2*

（1.沈陽化工大學功能分子研究所，遼寧省綠色功能分子設(shè)計與開發(fā)重點實驗室，沈陽市靶向農(nóng)藥重點實驗室，沈陽110142；2.廣西思鉞生物科技有限責任公司，南寧 530000）

Aminopyrifen是由日本Agro-Kanesho公司開發(fā)的廣譜吡啶類殺菌劑，化學名稱為(4-苯氧基苯基)甲基-2-氨基-6-甲基-3-吡啶甲酸酯。化學結(jié)構(gòu)式見圖1。

Aminopyrifen主要用于防治果蔬等作物上的灰霉病[1-6]和白粉病[7-10]。該化合物具有獨特的化學性質(zhì)和新穎的作用方式，通過對絲狀真菌的突變研究，發(fā)現(xiàn)Aminopyrifen可以作為靶向GWT-1的抑制劑[11]，進而通過獨特的形態(tài)變化和強抑制作用達到殺菌效果。據(jù)相關(guān)文獻報道，Aminopyrifen作為一種廣譜型殺菌劑，與其他商業(yè)殺菌劑沒有交互抗性，除可用作醫(yī)藥外，對多種作物病害均具有良好防效，如菌核病、白粉霉、蘋果赤霉病、炭疽病等都具有較高的殺滅活性，同時還是一種抗稻瘟病的植物誘導劑，具有很強抗稻瘟病能力[12-15]。

圖1 Aminopyrifen 的結(jié)構(gòu)式

對 于 Aminopyrifen 的 合 成 ，在 2017 年 的 專 利CN106458908A中Araki等[16]以2-氯-3-氰基-6-甲基吡啶作為起始原料，通過將2-氯-3-氰基-6-甲基吡啶在酸性條件下或者堿性條件下進行水解得到2-氯-6-甲基煙酸，然后與氨反應(yīng)得到產(chǎn)物2-氨基-6-甲基煙酸。此外，其還將2-氯-3-氰基-6-甲基吡啶在醇等有機溶劑中與氨反應(yīng)得到2-氨基-3-氰基-6-甲基吡啶之后，再在酸性條件下或堿性條件下進行水解得到產(chǎn)物2-氨基-6-甲基煙酸。合成路線見圖2。

Aizawa等[17-18]用2-氨基-6-甲基煙酸作為起始原料，首先使用鹵化劑將2-氨基-6-甲基煙酸進行酰氯化，然后使其在堿的存在下在有機溶劑中與4-苯氧基芐醇混合，進行反應(yīng)后得到目標產(chǎn)物Aminopyrifen，或者在有機溶劑中使用縮合劑，直接用2-氨基-6-甲基煙酸和4-苯氧基芐醇進行反應(yīng)得到目標產(chǎn)物Aminopyrifen（圖2）。

圖2 Aminopyrifen 的合成路線一

根據(jù)上述合成方法，在2-氨基-6-甲基煙酸合成過程中，由于殘留部分原料未完全反應(yīng)，需進行精制操作，另外不能控制反應(yīng)的副產(chǎn)物，導致反應(yīng)收率較低，使2-氯-6-甲基煙酸作為副產(chǎn)物在氨水溶液中反應(yīng)時，約生成20%左右的2-羥基-6-甲基煙酸，因此難以提高2-氨基-6-甲基煙酸的收率。在上述合成目標化合物Aminopyrifen都需要用到4-苯氧基芐醇，但由于4-苯氧基芐醇價格昂貴，成本過高，故上述合成方法均有一定的局限性。為解決以上問題，筆者通過查閱文獻并且結(jié)合上述合成方法，對Aminopyrifen的合成路線進行優(yōu)化，以價格相對廉價的對硝基苯甲醛作為起始原料，經(jīng)過4步反應(yīng)合成目標產(chǎn)物Aminopyrifen。優(yōu)化后的路線，其合成條件溫和，且使得產(chǎn)品合成成本更低，達到易于制備的目的和節(jié)本增效的效果。改進后的合成路線見圖3。

圖3 Aminopyrifen 的合成路線二

1 試驗部分

1.1 試劑和儀器

對硝基苯甲醛（分析純），上海阿拉丁生化科技股份有限公司；苯酚（分析純），南京化學試劑股份有限公司；碳酸銫（分析純），上海邁瑞爾技術(shù)有限公司；2-氨基-6-甲基煙酸（分析純），嘉興市艾森化工有限公司；柱層層析硅膠（37～48 μm），青島海洋化工有限公司；層析硅膠薄板（GF 254），山東西亞化工科技有限公司；其余藥劑均為國藥分析純。

旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)儀，鞏義市予華儀器有限責任公司；AVANCE Ⅲ600 MHz核磁共振波譜儀，瑞士布魯克公司；Thermo TSQ質(zhì)譜儀，賽默飛世爾科技公司；CHEETAH中壓快速純化制備色譜，天津市博納艾杰爾科技有限公司；MP450全自動熔點儀，濟南市海能儀器股份有限公司。

1.2 試驗步驟

1.2.1 4-苯氧基芐醇（Ⅲ）的合成

稱取3.00 g（19.73 mmol）對硝基苯甲醛（Ⅰ）、2.66 g（28.26 mmol）苯 酚 、0.26 g（1.39 mmol）醋 酸銅、18.42 g（56.53 mmol）碳酸銫于反應(yīng)瓶中，用適量N,N-二甲基甲酰胺溶解后，在100℃下回流反應(yīng)5 h，用TLC檢測完全反應(yīng)，待反應(yīng)液冷卻至室溫，抽濾后，用乙酸乙酯萃取，無水硫酸鎂干燥，過濾，濾液減壓濃縮，經(jīng)過柱層析純化后得3.70 g的4-苯氧基苯甲醛（Ⅱ），產(chǎn)率為94%。

將上述制得的3.70 g（18.67 mmol）4-苯氧基苯甲醛（Ⅱ）、0.35 g（9.25 mmol）硼氫化鈉和適量的乙醇加入到反應(yīng)瓶中，室溫下攪拌反應(yīng)1 h，經(jīng)TLC檢測完全反應(yīng)后，用乙酸乙酯萃取，無水硫酸鎂干燥，過濾，減壓濃縮，得到產(chǎn)物4-苯氧基芐醇3.81 g，產(chǎn)率為95%。ESI-MS，m/z：244.03［M-H］-。1H NMR（600 MHz，CDCl3），δ：7.35-7.30（m，4H）、7.10（tt，J=7.4，1.2 Hz，1H）、7.04-6.95（m，4H）、4.65（s，2H）。

1.2.2 Aminopyrifen（4-苯氧基芐基-2-氨基-6-甲基煙酸酯）的合成

向單口瓶中加入4.00 g（20.00 mmol）4-苯氧基芐醇（Ⅲ），然后加入10 mL N,N-二甲基甲酰胺（DMF）溶解后，將溶液冷卻至5℃。向上述溶液中緩慢滴加1.45 mL氯化亞砜溶液后，攪拌反應(yīng)30 min，全程控溫在5℃，制成反應(yīng)溶液A。

將3.04 g（19.99 mmol）2-氨基-6-甲基煙酸懸浮于60 mL的N,N-二甲基甲酰胺中，加入5.53 g（40.10 mmol）碳酸鉀，在40℃下攪拌回流反應(yīng)30 min，得到反應(yīng)溶液B。

將經(jīng)上述步驟得到的反應(yīng)溶液A緩慢滴加到B懸浮液中，于80℃下回流反應(yīng)2 h，在TLC檢測顯示反應(yīng)完全下，待反應(yīng)溶液冷卻至室溫，減壓蒸餾下除去N,N-二甲基甲酰胺（40 mL，57%）隨后再向剩余殘渣中加入100 mL冰水，室溫攪拌10 min，待有固體析出，過濾，烘干，得到6.24 g的最終產(chǎn)物Aminopyrifen，收率為87.53%，產(chǎn)物純度為98%。ESI-MS，m/z：333.20［M-H］-。1H NMR（600 MHz，CDCl3），δ：8.04 （d，J=7.9 Hz，1H）、7.41-7.37（m，2H）、7.37-7.32（m，2H）、7.15-7.10（m，1H）、7.02（ddd，J=10.7，1.6 Hz，4H）、6.48（d，J=7.9 Hz，1H）、6.10-6.41（s，2H）、5.27（s，2H）、2.40（s，3H）。

2 殺菌活性測定

2.1 測定方法

2.1.1 大豆灰霉病試驗設(shè)計

選擇生長一致的盆栽二出復葉平展期大豆幼苗（試驗前未使用其他殺菌劑），按所設(shè)濃度采用作物噴霧機進行莖葉噴霧處理，每處理3次重復。處理后的上述試驗材料自然陰干，24 h后接種病原菌。采用接種器將灰葡萄孢孢子懸浮液（5～8×106個/mL）噴霧于寄主作物上，然后移入人工氣候室培養(yǎng)（22±2℃，相對濕度＞90，無光照），4 d后調(diào)查藥劑的防效。

2.1.2 黃瓜白粉病試驗設(shè)計

試驗采用盆栽幼苗測定法。取溫室內(nèi)長勢整齊一致的一葉一心期黃瓜幼苗備用（試驗前未使用其他殺菌劑）。按藥劑的濃度設(shè)計，采用立體作物噴霧機對各處理進行莖葉噴霧處理，每處理3次重復，自然陰干。24 h后，將接種黃瓜白粉病菌孢子懸浮液（5×109個/mL）置于溫室培養(yǎng)，并于10 d后調(diào)查藥劑的防效。

2.2 殺菌活性試驗結(jié)果

依據(jù)本文所述殺菌活性試驗方法，進行殺菌活性試驗，試驗結(jié)果見表1。

表1 Aminopyrifen 的殺菌活性實驗結(jié)果

本次試驗測試了殺菌劑Aminopyrifen及對照藥劑啶菌 唑和乙嘧酚分別對大豆灰霉病和黃瓜白粉病的殺菌活性。試驗結(jié)果顯示，在質(zhì)量濃度分別為100、50和25 mg/L時，Aminopyrifen和啶菌 唑?qū)Υ蠖够颐共〉臍⒕钚韵喈?，但在質(zhì)量濃度為6.25 mg/L和1.25 mg/L時，防效為85%和77%，明顯優(yōu)于對照藥劑啶菌 唑。相比之下，Aminopyrifen對黃瓜白粉病的殺菌活性在質(zhì)量濃度為6.25 mg/L和1.25 mg/L時防效為100%和80%，均優(yōu)于對照藥劑乙嘧酚。

3 結(jié)果與分析

3.1 摩爾比對4-苯氧基苯甲醛收率的影響

在其他條件一定的情況下，考察摩爾比對該偶聯(lián)反應(yīng)的影響，以得到最優(yōu)的反應(yīng)摩爾比，結(jié)果見表2。

表2 摩爾比對4-苯氧基苯甲醛收率的影響

由表2可見，醋酸銅用量較多時，反應(yīng)收率反而比較低；碳酸銫用量多時，反應(yīng)收率基本不變。因此，對硝基苯甲醛、苯酚、醋酸銅、碳酸銫的最優(yōu)摩爾比為1∶1∶0.05∶2，反應(yīng)收率為94.0%。

3.2 4-苯氧基芐醇的合成影響因素

該還原反應(yīng)的主要影響因素是4-苯氧基苯甲醛和硼氫化鈉的摩爾比。在其他條件不變的情況下，篩選出最適合的反應(yīng)摩爾比。結(jié)果見表3。

表3 摩爾比對4-苯氧基芐醇收率的影響

從表3可見，反應(yīng)并未隨硼氫化鈉的增加而反應(yīng)更加完全。這是因為硼氫化鈉作為醛還原劑，在此反應(yīng)中由于放熱量大，伴有強烈的氣體產(chǎn)生，且在高溫下會有大量的副產(chǎn)物產(chǎn)生。因此4-苯氧基苯甲醛和硼氫化鈉的摩爾比為1∶0.5時最合適。

3.3 反應(yīng)溫度對目標產(chǎn)物Aminopyrifen收率的影響

從表4可見，在其他反應(yīng)條件不變的情況下，反應(yīng)溫度為80℃，目標產(chǎn)物的收率和含量純度最高。反應(yīng)溫度過高，其副產(chǎn)物增加；反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)時間越長，從而使得目標產(chǎn)物Aminopyrifen的反應(yīng)含量和收率降低。

4 結(jié) 論

筆者將對硝基苯甲醛和苯酚為起始原料，經(jīng)過4步反應(yīng)制備得Aminopyrifen。本方法反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)品合成成本低，綠色經(jīng)濟環(huán)保，反應(yīng)總收率為85.73%，產(chǎn)物純度為98%。其結(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR和ESI-MS確定，并且對Aminopyrifen進行殺菌活性測定。實驗結(jié)果表明，在藥劑質(zhì)量濃度分別為100 mg/L、50 mg/L和25 mg/L時，Aminopyrifen和對照藥劑啶菌唑的殺菌效果基本相當，但是在藥劑質(zhì)量濃度為6.25 mg/L和1.25 mg/L時，Aminopyrifen殺菌活性顯著，對大豆灰霉的殺菌活性效果可達到85%和77%，殺菌活性明顯高于對照藥劑啶菌 唑。伴隨著在防治農(nóng)業(yè)病害領(lǐng)域需求的不斷增大和深入研究，研發(fā)作用機制新穎的殺菌劑是解決作物病害及抗藥性的有效途徑。這將會得到更多的農(nóng)藥研發(fā)學者的青睞。