孫昌興，李鵬輝，張 歡，張福豪，姜 林

（山東農(nóng)業(yè)大學(xué)化學(xué)與材料科學(xué)學(xué)院，泰安 271018）

琥珀酸脫氫酶抑制劑（SDHI）是一類(lèi)非常重要的殺菌劑，其銷(xiāo)售額在農(nóng)業(yè)殺菌劑排占第3位[1]。該類(lèi)殺菌劑通過(guò)干擾細(xì)胞線粒體呼吸電子傳輸鏈上復(fù)合物II的三羧酸循環(huán)，抑制電子從琥珀酸到泛醌的傳遞，從而阻礙病原菌的能量產(chǎn)生，導(dǎo)致菌體死亡[2]。自1966年第1種商品化的SDHI殺菌劑——萎銹靈上市以來(lái)，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出25種該類(lèi)殺菌劑[1]，其中不乏一些優(yōu)良品種，如啶酰菌胺、氟唑菌酰胺、吡唑萘菌胺、聯(lián)苯吡菌胺、氟唑菌酰羥胺和氟唑菌苯胺等。近20年來(lái)，設(shè)計(jì)合成新型的SDHI受到廣泛關(guān)注[3-7]，成為化學(xué)農(nóng)藥研究的一個(gè)熱點(diǎn)。

從結(jié)構(gòu)上看，SDHI殺菌劑通常是取代苯甲酰胺或雜環(huán)甲酰胺，可分為酸部分、酰胺鍵和胺部分[8]。其中，酸部分為取代苯、吡唑、吡啶、呋喃、噻唑、噻吩、噻嗪和吡嗪環(huán)；胺部分為取代苯、聯(lián)苯、二苯醚、苯并環(huán)和烷基噻吩等。在商品化的SDHI殺菌劑中，氟唑菌苯胺的結(jié)構(gòu)與其他殺菌劑不同，其胺部分的苯環(huán)2-位含有支鏈烷基（2,3-二甲基丁基）。由于氟唑菌苯胺結(jié)構(gòu)的特殊性，以它作為先導(dǎo)結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化、產(chǎn)生新型結(jié)構(gòu)的SDHI的研究鮮有報(bào)道。

另一方面，嘧啶是重要的六元雜環(huán)，其衍生物在自然界中分布廣泛，如胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶、硫胺素和乳清酸。嘧啶衍生物具有多種生物活性，如抗病毒[9]、抗腫瘤[10]、殺菌[11-12]、除草[13]等活性。目前，嘧啶衍生物因其高活性、低毒性和良好的生物相容性而被廣泛應(yīng)用于藥物和農(nóng)藥創(chuàng)制研究。自1968年發(fā)現(xiàn)第1個(gè)嘧啶類(lèi)殺菌劑乙嘧酚以來(lái)，已有10多種此類(lèi)殺菌劑問(wèn)世[14]，如嘧菌酯、氟嘧菌胺、嘧霉胺和嘧菌環(huán)胺等。受上述研究成果啟發(fā)，為繼續(xù)開(kāi)展本課題組關(guān)于嘧啶甲酰胺類(lèi)化合物的研究[15-16]。本研究以氟唑菌苯胺為先導(dǎo)化合物，以嘧啶環(huán)替代其中的吡唑環(huán)作為酸部分，以2-支鏈烴基醚苯基替代其中的（2,3-二甲基丁基）苯基作為胺部分，設(shè)計(jì)合成一系列甲氧基嘧啶甲酰胺。設(shè)計(jì)策略如圖1所示。

圖1 目標(biāo)化合物的設(shè)計(jì)策略

圖2 目標(biāo)化合物的合成路線

1 材料與方法

1.1 儀器和試劑

Burker AV-500型核磁共振譜儀，德國(guó)布魯克公司；RODS型高分辨質(zhì)譜儀，安捷倫科技（日本）有限公司；Nicolet 380型傅里葉變換紅外光譜儀，美國(guó)尼高力儀器公司；GXZ-500型智能光照培養(yǎng)箱，寧波揚(yáng)輝儀器有限公司。

1-(2-硝基苯基)乙醇、2-甲氧基嘧啶-4-甲酸、4-甲氧基嘧啶-5-甲酸，上海阿拉丁生化科技有限公司；溴乙烷、1-溴丙烷、1-溴丁烷、溴甲基環(huán)丙烷、1-溴-3-甲基-2-丁烯、98%啶酰菌胺原藥，上海畢得醫(yī)藥科技有限公司。

1.2 合成

1.2.1 中間體的合成

1-(1-烴氧乙基)-2-硝基苯（1a～1e）參考文獻(xiàn)[17]方法合成。60%氫化鈉1.36 g（34 mmol）和干燥的四氫呋喃20 mL加至50 mL圓底燒瓶中，于0℃下緩慢滴加1-(2-硝基苯基)乙醇1.50 g（8.5 mmol）、相轉(zhuǎn)移催化劑15-冠-5 0.1 mL。反應(yīng)混合物攪拌30 min后加入溴代烴10.8 mmol，室溫下攪拌4 h。反應(yīng)完畢，用適量95%乙醇分解多余的氫化鈉。旋蒸除去溶劑，得到褐色黏稠液體，石油醚作為洗脫劑柱層析純化，得1-(1-烴氧乙基)-2-硝基苯（1a～1e），淺黃色液體。

2-(1-烴氧乙基)苯胺（2a～2e）參考文獻(xiàn)[18]、[19]方法合成。1-(1-烴氧乙基)-2-硝基苯7.6 mmol溶于21 mL甲醇-四氫呋喃-水（3∶3∶1）的混合溶劑，加入氯化銨粉末0.83 g（15.2 mmol）和還原鐵粉1.20 g（22.8 mmol），然后加熱回流30 min。反應(yīng)完畢濾除鐵粉與氯化銨，旋蒸除去溶劑，再向其中加入適量水后用15 mL乙酸乙酯萃取3次。有機(jī)相用無(wú)水硫酸鈉干燥，旋蒸除去溶劑，得到褐色液體，乙酸乙酯-石油醚（V∶V＝1∶4）作為洗脫劑柱層析純化，得2-(1-烴氧乙基)苯胺（2a～2e），棕色液體。

1.2.2 目標(biāo)化合物的合成

將4-甲氧嘧啶-5-羧酸（3）［或2-甲氧嘧啶-4-羧酸（4）］1.02 g（6.6 mmol）溶于20 mL干燥的二氯甲烷，然后加入1.26 g（6.6 mmol）1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽（EDCI）和4-二甲基氨基吡啶（DMAP）0.40 g（3.3 mmol）。攪拌0.5 h后加入（6.6 mmol）2-(1-烴氧乙基)苯胺（2），并于室溫下攪拌12 h。反應(yīng)完畢用水洗滌反應(yīng)混合物除去可溶性鹽，有機(jī)相在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器上脫溶劑后得到棕色固體。粗產(chǎn)物用乙酸乙酯-石油醚（V∶V＝3∶5）作為洗脫劑，通過(guò)快速制備色譜純化，得到目標(biāo)化合物5和6。

N-[2-(1-乙氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5a）∶灰白色固體，熔點(diǎn)67～68℃，產(chǎn)率58%；1H NMR （500 MHz，CDCl3）δ：10.67（s，1H）、9.35（s，1H）、8.89（s，1H）、8.54（dd，J=8.3，1.2 Hz，1H）、7.34（t，J=8.6 Hz，1H）、7.16 ～7.08（m，2H）、4.56（q，J=6.8 Hz，1H）、4.22（s，3H）、3.40（q，J=7.1 Hz，2H）、1.59（d，J=6.8 Hz，3H）、1.16（t，J=7.0 Hz，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.7、160.9、160.5、160.0、136.1、131.3、128.6、128.3、124.3、122.9、114.8、79.3、64.2、54.5、21.0、15.3；IR（KBr）v/cm-1：3 283（N-H）、1 667（C=O）、1 088（C-O-C）；HRMS m/z：C16H20N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為302.150 4；實(shí)測(cè)值為302.150 8。

N-[2-(1-丙氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5b）：灰白色固體，熔點(diǎn)58～59℃，產(chǎn)率60%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：10.62（s，1H）、9.33（s，1H）、8.89（s，1H）、8.55（dd，J=8.3，1.1 Hz，1H）、7.34（t，J=8.6 Hz，1H）、7.16～7.08（m，2H）、4.55（q，J=6.8 Hz，1H）、4.21（s，3H）、3.32～3.25（m，2H）、1.60（d，J=6.8 Hz，3H）、1.58 ～1.53（m，2H）、0.84（t，J=7.4 Hz，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.7、160.9、160.5、160.0、136.1、131.3、128.7、128.5、124.3、122.9、114.9、79.5、70.7、54.5、22.9、20.9、10.5；IR（KBr）v/cm-1：3 280（N-H）、1 660（C=O）、1 089（C-O-C）；HRMS m/z：C17H22N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為316.166 1；實(shí)測(cè)值為316.166 2。

N-[2-(1-丁氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5c）：灰白色固體，熔點(diǎn)47～48℃，產(chǎn)率55%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：10.60（s，1H）、9.33（s，1H）、8.89（s，1H）、8.55（dd，J=8.2，1.1 Hz，1H）、7.34（t，J=8.6 Hz，1H）、7.16～7.08（m，2H）、4.54（q，J=6.8 Hz，1H）、4.21（s，3H）、3.34～3.30（m，2H）、1.59（d，J=6.8 Hz，3H）、1.54～1.48（m，2H）、1.30～1.25（m，2H）、0.82（t，J=7.3 Hz，3H)；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.7、160.9、160.5、160.0、136.1、131.3、128.7、128.5、124.3、122.8、114.9、79.5、68.8、54.5、31.9、20.9、19.3、13.8；IR（KBr）v/cm-1：3 303（N-H）、1 666（C=O）、1 089（C-O-C)；HRMS m/z：C18H24N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為330.181 7；實(shí)測(cè)值為330.181 9。

N-[2-(1-環(huán)丙基甲氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5d）：灰白色固體，熔點(diǎn)83～84℃，產(chǎn)率58%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：10.80（s，1H）、9.34（s，1H）、8.89（s，1H）、8.56（d，J=8.2 Hz，1H）、7.34（t，J=8.7 Hz，1H）、7.14～7.07（m，2H）、4.58（q，J=6.8 Hz，1H）、4.25（s，3H）、3.28（q，J=6.5 Hz，1H）、3.03（q，J=7.5 Hz，1H）、1.60（d，J=6.8 Hz，3H）、1.01～0.98（m，1H）、0.46～0.44（m，1H）、0.37～0.34（m，1H）、0.12～0.09（m，1H）、-0.01～-0.04（m，1H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.8、160.9、160.5、160.0、136.2、131.1、128.7、128.5、124.3、122.8、79.3、73.7、54.5、21.1、10.7、3.1、3.0；IR（KBr）v/cm-1：3 281（N-H）、1 666（C=O）、1 084（C-O-C）；HRMS m/z：C18H22N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為328.166 1；實(shí)測(cè)值為328.165 9。

N-{2-[1-(3-甲基丁-2-烯-1-基)氧乙基]苯基}-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5e）：棕色固體，熔點(diǎn)51～52℃，產(chǎn)率57%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：10.69（s，1H）、9.34（s，1H）、8.89（s，1H）、8.52（d，J=8.2 Hz，1H）、7.35（t，J=7.4 Hz，1H）、7.15～7.09（m，2H）、5.29（t，J=7.1 Hz，1H）、4.59（q，J=6.8 Hz，1H）、4.18（s，3H）、3.91～3.81（m，2H）、1.65（s，3H）、1.56（d，J=6.9 Hz，3H）、1.48（s，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.8、160.8、160.5、160.0、137.4、136.2、131.2、128.7、128.5、124.3、123.0、120.6、114.8、78.5、65.0、54.4、25.7、21.2、17.8；IR（KBr）v/cm-1：3 296（N-H）、1 665（C=O）、1 084（C-O-C）；HRMS m/z：C19H24N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為342.181 8；實(shí)測(cè)值為342.181 7。

N-[2-(1-乙氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6a）：灰白色固體，熔點(diǎn)99～100℃，產(chǎn)率56%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：11.47（s，1H）、8.80（d，J=4.8 Hz，1H）、8.63（d，J=8.1 Hz，1H）、7.84（d，J=4.8 Hz，1H）、7.36（t，J=8.6 Hz，1H）、7.16～7.09（m，2H）、4.60（q，J=6.8 Hz，1H）、4.17（s，3H）、3.47（q，J=7.1 Hz，2H）、1.59（d，J=6.8 Hz，3H）、1.21（t，J=7.0 Hz，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.3、162.1、160.7、159.3、135.9、131.2、128.6、124.4、121.6、112.3、79.6、64.5、55.7、21.5、15.4；IR（KBr）v/cm-1：3 292（N-H）、1 693（C=O）、1 108（C-O-C）；HRMS m/z：C16H20N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為302.150 4；實(shí)測(cè)值為302.150 9。

N-[2-(1-丙氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6b）：灰白色固體，熔點(diǎn)66～67℃，產(chǎn)率60%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：11.42（s，1H）、8.80（d，J=4.7 Hz，1H）、8.63（dd，J=8.2，1.1 Hz，1H）、7.84（d，J=4.8 Hz，1H）、7.37 （t，J=8.6 Hz，1H）、7.17 ～7.10（m，2H）、4.59（q，J=6.8 Hz，1H）、4.16（s，3H）、3.35（t，J=8.0 Hz，2H）、1.63～1.58（m，5H）、0.85（t，J=7.4 Hz，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.2、162.2、160.7、159.3、135.9、131.2、128.6、128.6、124.4、121.6、112.3、79.7、71.0、55.6、22.9、21.4、10.5；IR（KBr）v/cm-1：3 301（N-H）、1 694（C=O）、1 105（C-O-C)；HRMS m/z：［M＋H］＋C17H22N3O3，計(jì)算值為316.166 1；實(shí)測(cè)值為316.166 5。

N-[2-(1-丁氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6c）：棕色固體，熔點(diǎn)38～39℃，產(chǎn)率62%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ 11.41（s，1H）、8.80（d，J=4.8 Hz，1H）、8.62（dd，J=8.2，1.1 Hz，1H）、7.84（d，J=4.8 Hz，1H）、7.37（t，J=8.6 Hz，1H）、7.17～7.09（m，2H）、4.58（q，J=6.8 Hz，1H）、4.16（s，3H）、3.40～3.37（m，2H）、1.60～1.54（m，5H）、1.33～1.29（m，2H）、0.83（t，J=7.4 Hz，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.2、162.1、160.7、159.3、135.9、131.2、128.6、128.6、124.4、121.6、112.3、79.8、69.1、55.6、31.9、21.4、19.3、13.8；IR（KBr）v/cm-1：3 290（N-H）、1 688（C=O）、1 095（C-O-C）；HRMS m/z：C18H24N3O3［M＋H］＋，計(jì)算值為330.181 8；實(shí)測(cè)值為330.181 9。

N-[2-(1-環(huán)丙基甲氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6d）：灰白色固體，熔點(diǎn)80～81℃，產(chǎn)率65%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：11.58（s，1H）、8.80（d，J=4.7 Hz，1H）、8.64（d，J=8.1 Hz，1H）、7.83（d，J=4.8 Hz，1H）、7.36（t，J=8.6 Hz，1H）、7.15～7.10（m，2H）、4.63（q，J=6.8 Hz，1H）、4.21（s，3H）、3.30（dd，J=10.2，7.0 Hz，1H）、3.13（dd，J=10.2，7.0 Hz，1H）、1.61（d，J=6.8 Hz，3H）、1.08～0.94（m，1H）、0.52～0.45（m，1H）、0.38～0.33（m，1H）、0.13～0.10（m，1H）、-0.01～-0.02（m，1H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.3、162.2、160.7、159.2、135.9、130.9、128.7、128.6、124.3、121.5、112.2、79.5、73.6、55.7、21.6、10.7、3.3、3.1；IR（KBr）v/cm-1：3 290（N-H）、1 691（C=O）、1 104（C-O-C）；HRMS m/z：C18H21N3O3Na［M＋Na］＋，計(jì)算值為350.147 5；實(shí)測(cè)值350.148 0。

N-{2-[1-(3-甲基丁-2-烯-1-基)氧乙基]苯基}-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6e）：棕色固體，熔點(diǎn)39～40℃，產(chǎn)率63%；1H NMR（500 MHz，CDCl3）δ：11.52（s，1H）、8.80（d，J=4.7 Hz，1H）、8.62（dd，J=8.3，1.1 Hz，1H）、7.83（d，J=4.7 Hz，1H）、7.37（t，J=8.4 Hz，1H）、7.16～7.10（m，2H）、5.34（t，J=7.1 Hz，1H）、4.63（q，J=6.8 Hz，1H）、4.14（s，3H）、3.97～3.87（m，2H）、1.66（s，3H）、1.57（d，J=6.8 Hz，3H）、1.48（s，3H）；13C NMR（126 MHz，CDCl3）δ：165.6、162.2、160.7、159.2、137.4、135.9、131.1、128.7、128.6、124.4、121.6、120.6、112.2、78.8、65.3、55.6、25.6、21.6、17.8；IR（KBr）v/cm-1：3 269（N-H）、1 688（C=O）、1 090（C-O-C)；HRMS m/z：C19H23N3O3Na［M＋Na］＋，計(jì)算值為364.163 2；實(shí)測(cè)值為364.165 1。

1.3 殺菌活性

采用菌絲生長(zhǎng)速率法測(cè)試目標(biāo)化合物的體外殺菌活性[20]。選擇3種植物病原菌，茄子菌核病菌（Sclerotinia sclerotorum）、水稻紋枯病菌（Rhizoctonia solani）和草莓灰霉病菌（Botrytis cinerea），作為測(cè)試菌。以商品化SDHI殺菌劑98%啶酰菌胺原藥作為陽(yáng)性對(duì)照。首先將目標(biāo)化合物5、6和98%啶酰菌胺原藥分別與適量的表面活性劑、助劑及無(wú)菌水混合，球磨制得1%的水懸浮劑。藥劑用水稀釋并與熔融的馬鈴薯-葡萄糖-瓊脂（PDA）培養(yǎng)基混合，獲得濃度為50 mg/L和100 mg/L含藥培養(yǎng)基。然后將直徑5 mm的菌餅移接在帶藥培養(yǎng)基上，并在（25±1）℃的光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)，每個(gè)處理3個(gè)重復(fù)。藥后72 h測(cè)定藥劑對(duì)菌落生長(zhǎng)的抑制率，并根據(jù)式（1）計(jì)算抑制率。

2 結(jié)果與討論

2.1 波譜分析

通過(guò)1H NMR、13C NMR、IR和HRMS對(duì)目標(biāo)化合物5和6進(jìn)行了結(jié)構(gòu)表征。例如在5a的1H NMR譜中，δ 10.67處的單峰屬于酰胺鍵的NH質(zhì)子，δ 9.35和8.89處的兩個(gè)單峰分別對(duì)應(yīng)于嘧啶環(huán)2,6-位質(zhì)子；在7.08～8.54的3個(gè)峰歸屬于苯環(huán)的4個(gè)質(zhì)子；δ 4.56處的四重峰為連接在苯環(huán)上的CH質(zhì)子；δ 4.22處的單峰屬于甲氧基上的質(zhì)子，而δ 1.59處的雙峰則是連在CH上的甲基氫。在5a的13C NMR譜中，δ 165.7處的峰對(duì)應(yīng)于酰胺鍵的碳；在114.8～160.9范圍內(nèi)的10個(gè)峰屬于嘧啶和苯環(huán)的碳；δ 79.3和64.2處的信號(hào)歸屬于醚鍵上的兩個(gè)碳，而δ 54.5處的峰則是由于嘧啶環(huán)的甲氧基碳；在δ 21.0和15.3處觀察到兩個(gè)甲基碳的信號(hào)。在5a的紅外光譜中，3 382 cm-1處的吸收峰歸屬于酰胺鍵的N-H，1 667 cm-1處的強(qiáng)吸收峰對(duì)應(yīng)于C=O，1 088 cm-1處的強(qiáng)吸收峰屬于醚鍵C-O-C。

2.2 殺菌活性

目標(biāo)化合物對(duì)茄子菌核病菌、水稻紋枯病菌和草莓灰霉病菌的離體殺菌活性見(jiàn)表1。在50 mg/L濃度下，化合物6b、6d和6e對(duì)3種病原菌的抑制率大于50%，顯示出一定的殺菌活性。當(dāng)濃度為100 mg/mL時(shí)，化合物6b和6c對(duì)3種病原菌抑制率均大于60%，表現(xiàn)出中等活性；6c對(duì)茄子菌核病菌的最高抑制率為79.6%，5c、6c、6d和6e對(duì)水稻紋枯病菌的抑制率分別達(dá)到64.5%、65.2%、73.5%和62.2%，6b對(duì)灰霉病菌的抑制率為71.8%。但它們的殺菌活性均低于啶酰菌胺。由表1可知，嘧啶環(huán)上甲氧基和酰胺鍵的位置對(duì)殺菌活性有較大影響，嘧啶環(huán)的2-位為甲氧基，4-位為酰胺鍵的化合物（6a～6e）通常表現(xiàn)出相對(duì)較高的殺菌活性。

表1 目標(biāo)化合物對(duì)3 種病原菌的抑制率

3 結(jié)論

本文采用生物等排及活性亞結(jié)構(gòu)拼接原理，設(shè)計(jì)合成了5個(gè)N-(2-(1-烴氧乙基)苯基)-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5a～5e）和5個(gè)N-(2-(1-烴氧乙基)苯基)-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6a～6e）。離體殺菌活性測(cè)試表明，部分化合物在50 mg/L時(shí)對(duì)3種植物真菌表現(xiàn)出殺菌活性，當(dāng)施用質(zhì)量濃度為100 mg/L時(shí)，6c對(duì)茄子菌核病菌的抑制率為79.6%，6d對(duì)水稻紋枯病菌的抑制率是73.5%，6b對(duì)草莓灰霉病的抑制率是71.8%。該研究為探索新型結(jié)構(gòu)的SDHI抑制劑提供了有價(jià)值的參考。