吡唑酰胺類化合物的合成及殺菌活性研究

王 剛，郝澤生，楊輝斌，單忠剛，陳宣明，呂 亮，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）

◆創(chuàng)制與生測◆

吡唑酰胺類化合物的合成及殺菌活性研究

王 剛，郝澤生，楊輝斌，單忠剛，陳宣明，呂 亮，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）

以二氟乙酰乙酸乙酯、原甲酸三乙酯為起始原料，經(jīng)7步反應(yīng)合成了9個吡唑酰胺類新化合物?；衔锝Y(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR確證。初步活性測試結(jié)果顯示，化合物TM-1、TM-5、TM-6在400 mg/L質(zhì)量濃度下，對小麥白粉?。˙lumeria graminis DC.Speer）有優(yōu)異的抑菌效果。

吡唑酰胺；新化合物；抑菌；合成；構(gòu)效關(guān)系

Abstract:Nine pyrazole-carboxamide compounds were synthesized in 7 steps by using ethyl difluoroacetate and triethyl orthoformate as starting materials.The preliminary bioassay showed that the compounds TM-1,TM-5,TM-6 exhibited excellent fungicidal activity against Blumeria graminis DC.Speer at 400 mg/L.

Key words:pyrazole-carboxamide;new compound;fungicidal activity;synthesis;structure-activity relationship

纈霉威（iprovalicarb）為拜耳公司于1998年開發(fā)的氨基甲酸酯類殺菌劑，1999年上市銷售。其具有獨特的仿生結(jié)構(gòu)，因此作用機理有別于其他防治卵菌綱病害殺菌劑。纈霉威通過抑制磷脂生物合成和細胞壁的合成，從而影響游動孢子芽管、孢子囊、菌絲體的生長，孢子形成。其為內(nèi)吸性殺菌劑，對卵菌綱病害具有保護、治療和鏟除活性[1]。

氟唑菌酰胺（fluxapyroxad）是巴斯夫公司于2012年開發(fā)上市的琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHI）類殺菌劑。其作用于病原菌線粒體呼吸電子傳遞鏈上的復合體Ⅱ，抑制線粒體的功能，阻止能量產(chǎn)生，抑制病原菌生長，最終導致其死亡。氟唑菌酰胺具有優(yōu)異的內(nèi)吸傳導活性，對病菌兼具預防和治療作用。迄今，未見對此類殺菌劑抗性的報道[2-3]。

以iprovalicarb和fluxapyroxad為先導化合物，利用亞結(jié)構(gòu)拼接原理，設(shè)計、合成一系列新型吡唑酰胺類化合物，通過對其結(jié)構(gòu)中的苯環(huán)取代基（R部分）進行結(jié)構(gòu)修飾，以期發(fā)現(xiàn)具有優(yōu)良活性的化合物（見圖1）。同時考察和研究目標化合物TM的結(jié)構(gòu)與活性之間的關(guān)系，希望對新化合物的進一步設(shè)計提供一定的指導和借鑒作用。

圖1 設(shè)計思路

本文以二氟乙酰乙酸乙酯、原甲酸三乙酯為起始原料，經(jīng)縮合反應(yīng)后，與甲基肼環(huán)合制備1-甲基-3-二氟甲基-1H-吡唑-4-甲酸乙酯（M-2）；M-2再經(jīng)水解、酰氯化后與L-纈氨酸制得(3-二氟甲基-1-甲基-1H-吡唑-4-羰基)-L-纈氨酸（M-5）；M-5與氯甲酸異丙酯制得酸酐，最后與取代苯乙胺反應(yīng)得到目標化合物吡唑酰胺類新化合物[4]。反應(yīng)共7步，合成路線如圖2所示。

圖2 目標化合物的合成路線

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純或分析純。

主要儀器：Mercury 300（Varian）核磁共振儀（溶劑為DMSO和CDCl3，TMS為內(nèi)標）；天津分析儀器廠生產(chǎn)的RY-1型熔點儀；Agilent 1100系列高效液相色譜儀。

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16.60 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，蒸除低沸物，至無液滴滴下（水浴溫度60℃），得淡黃色液體（M-1）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

19.97g（96mmol）中間體M-1溶于乙醇（20mL），將其滴加到16.59 g（144 mmol）40%甲基肼水溶液與乙醇（30 mL）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的石油醚＋乙酸乙酯），得淡黃色固體（M-2）17.05 g（83.5 mmol），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、66.8 g 10%氫氧化鈉水溶液加入500 mL反應(yīng)瓶，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，干燥得白色固體（M-3）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2.00 g（11.4 mmol）M-3和10 mL乙腈加入100 mL反應(yīng)瓶中，滴入氯化亞砜5.40 g（45.4 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，將其溶于甲基叔丁基醚中備用，收率按100%計算。

1.2.5 (3-二氟甲基-1-甲基-1H-吡唑-4-羰基)-L-纈氨酸（M-5）的合成

反應(yīng)瓶中加入L-纈氨酸1.33 g（11.4 mmol）、45%氫氧化鈉水溶液5 mL，室溫下攪拌1 h，形成透明溶液。室溫攪拌下滴加含2.21 g（11.4 mmol）中間體M-4的甲基叔丁基醚溶液（10 mL）。10 min內(nèi)滴加完畢，室溫下反應(yīng)。1 h后用濃鹽酸將反應(yīng)液pH值調(diào)至7左右。反應(yīng)液中加入甲基叔丁基醚50 mL，萃取，分液，有機相用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑。殘余物經(jīng)柱色譜提純（淋洗液為體積比1∶5的丙酮＋石油醚），得1.25 g淡黃色油狀液體（M-5），收率40%。

1.2.6 (S)-2-(3-二氟甲基-1-甲基-1H-吡唑-4-甲酰氨基)-3-甲基丁酸-(異丙基碳酸)酐（M-6）的合成

反應(yīng)瓶中加入0.96 g（3.48 mmol）中間體M-5、0.46 g（4.52 mmol）三乙胺和15 mL甲苯，室溫攪拌下滴加氯甲酸異丙酯0.55 g（4.52 mmol）。滴畢，室溫反應(yīng)3 h。將反應(yīng)液倒入20 mL水中，分液萃取，取有機層。有機層用飽和食鹽水洗滌，無水硫酸鎂干燥，減壓蒸除溶劑。殘余物經(jīng)柱色譜提純（淋洗液為體積比1∶5的丙酮＋石油醚），得0.36 g白色固體（M-6），收率29%。

1.3 目標化合物（TM）的合成通法

反應(yīng)瓶中加入0.36 g（1.0 mmol）中間體M-6、15 mL甲苯，室溫攪拌下滴加取代苯乙胺（1.2 mmol），滴畢，室溫下反應(yīng)2 h。將反應(yīng)液倒入50 mL水中，有白色固體析出。抽濾，水洗，干燥，得化合物TM。

1.4 目標化合物結(jié)構(gòu)表征

目標化合物參照上述方法合成，化合物結(jié)構(gòu)見表1。

表1 目標化合物TM的結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)

化合物的核磁數(shù)據(jù)［1HNMR（300 MHz）］δ如下。

化合物TM-1（DMSO）δ：8.55(s,1H),8.49(s,1H),8.01 (1H,m),7.09-7.46 (m,6H),4.25-4.29 (m,3H),3.92(s,3H),2.03-2.07(m,1H),0.88-0.91(m,6H)。

化合物TM-2（CDCl3）δ：7.93(s,1H),7.21-7.36(m,1H),6.99-7.13(m,3H),6.97(br s,1H),6.90(t,1H),6.66(br s,1H),4.48-4.52 (m,2H),4.41-4.46 (m,1H),3.91 (s,3H),2.22-2.28(m,1H),0.92-1.01(m,6H)。

化合物TM-3（CDCl3）δ：7.89(s,1H),7.20-7.25(m,2H),6.96-7.05(m,2H),6.97(br s,1H),6.88(t,1H),6.57(br s,1H),4.42-4.46 (m,2H),4.42-4.46 (m,1H),3.93 (s,3H),2.22-2.36(m,1H),0.97(d,6H)。

化合物TM-4（CDCl3）δ：7.88(s,1H),7.20-7.24(m,2H),6.95-7.01(m,2H),6.97(br s,1H),6.87(t,1H),6.60(br s,1H),4.39-4.46 (m,2H),4.39-4.46 (m,1H),3.92 (s,3H),2.25-2.32(m,1H),0.95-0.99(m,6H)。

化合物TM-5（CDCl3）δ：7.84(s,1H),7.14-7.17(m,2H),6.97(br s,1H),6.92(t,1H),6.79-6.82(m,2H),4.26-4.49(m,3H),3.83(s,3H),3.75(s,3H),2.18-2.20(m,1H),0.93-0.96(m,6H)。

化合物TM-6（CDCl3）δ：7.89(s,1H),7.08-7.15(m,4H),6.97(br s,1H),6.90(t,1H),6.45-6.55(br s,1H),4.37-4.46(m,1H),4.37-4.46(m,2H),3.90(s,3H),2.32(s,3H),2.24-2.27(m,1H),0.95-0.99(m,6H)。

化合物TM-7（CDCl3）δ：8.04(s,1H),7.56-7.59(m,2H),7.45(br s,1H),7.11(br s,1H),7.37-7.40(m,2H),6.93(t,1H),4.48-4.50 (m,1H),4.48-4.50 (m,2H),3.93 (s,3H),2.30-2.35(m,1H),0.97(d,6H)。

化合物TM-8（CDCl3）δ：7.92(s,1H),7.31-7.34(m,1H),7.16-7.20(m,2H),7.02-7.10(m,1H),6.94(t,1H),4.44-4.56(m,3H),3.87(s,3H),2.15-2.20(m,1H),0.92(d,6H)。

化合物TM-9（CDCl3）δ：7.84(s,1H),7.23(s,1H),7.15-7.18(m,2H),6.90-6.99(m,2H),6.88(t,1H),4.44-4.49(m,1H),4.37-4.41 (m,2H),3.90 (s,3H),2.20-2.27 (m,1H),0.94-0.97(m,6H)。

2 抑菌活性測定

采用活體盆栽測定方法。將目標化合物樣品用少量溶劑溶解，溶劑的種類有丙酮、甲醇、DMF等，依據(jù)溶劑對樣品的溶解能力來選擇，溶劑量與噴液量的體積比等于或小于0.05。再用含有0.1%吐溫80的水稀釋，配制成所需濃度待測液。將目標化合物按照設(shè)計濃度進行葉面噴霧處理，另設(shè)噴清水的空白對照，每處理3次重復，處理后第2天進行病害接種。接種后，將植株放在人工氣候室中保濕培養(yǎng)（溫度：晝25℃、夜20℃；相對濕度：95%～99%）。試驗材料培養(yǎng)24 h后，移至溫室培養(yǎng)，將不需要保濕培養(yǎng)的植物直接在溫室內(nèi)接種并培養(yǎng)。待對照充分發(fā)病后（通常為1周時間）進行化合物抑菌效果評估。結(jié)果調(diào)查參照美國植物病理學會編寫的《A Manual of Assessment Keys for Plant Diseases》，用0～100級來表示發(fā)病程度，以100級代表無病，0級代表最嚴重的發(fā)病程度。

新化合物對小麥白粉病的抑菌效果見表2。

表2 目標化合物對小麥白粉病的抑菌效果

結(jié)果顯示，新化合物TM-1、TM-5、TM-6在質(zhì)量濃度為400 mg/L時，對小麥白粉病具有抑制作用，抑菌效果為100%。

3 結(jié)果與討論

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，與甲基肼制備吡唑環(huán)，酯水解，再與氯化亞砜反應(yīng)制備酰氯，酰氯與L-纈氨酸制備酰胺，酸與氯甲酸異丙酯制備酸酐，最終酸酐與取代苯乙胺進行胺解等7步反應(yīng)合成目標化合物?；衔锝Y(jié)構(gòu)經(jīng)1H NMR確證。初步活性測試結(jié)果顯示，化合物TM-1、TM-5、TM-6在400 mg/L時，對小麥白粉病具有優(yōu)異的抑菌效果。構(gòu)效關(guān)系表明：R取代基為4位給電子基團時，化合物活性優(yōu)于氫，優(yōu)于吸電子基團。

[1]Tomlin C D S.The e-Pesticide Manual[DB/CD].16th ed.Brighton:British Crop Production Council,2012:510.

[2]仇是勝,柏亞羅.琥珀酸脫氫酶抑制劑類殺菌劑的研發(fā)進展（Ⅱ）[J].現(xiàn)代農(nóng)藥,2015,14(1):1-7;20.

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

[4]呂亮,王剛,單中剛,等.一種吡唑酰胺類化合物及用途:ZL,201310606349.5[P].2015-05-27.

（責任編輯：顧林玲）

Study on Synthesis and Fungicidal Activity of Pyrazole-carboxamide Analog Compounds

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

TQ 450.1＋1

A

10.3969/j.issn.1671-5284.2017.05.002

2017-08-07

“十三·五”國家重點研發(fā)計劃項目（2016YFD0300708）

王剛（1984—），男，沈陽市人，碩士，工程師，主要從事新農(nóng)藥創(chuàng)制研究工作。E-mail：wanggang8@sinochem.com

李斌（1964—），教授級高工，碩士生導師，主要從事新農(nóng)藥創(chuàng)制研究工作。E-mail：libin1@sinochem.com