新型杀菌剂氟菌喹啉的合成方法与杀菌活性

氟菌喹啉（quinofumelin）是由日本三共农业株式会社（2007年被三井化学合并）于2005年率先发现的新型喹啉类杀菌剂。2018年2月，拜耳公司与日本三井化学达成协议，获得该化合物在全球范围内的独家开发及销售授权。Quinofumelin的作用机制为抑制二氢乳清酸脱氢酶（dihydroorotate dehydrogenase；DHODH），该酶是病原菌核酸合成代谢中的关键靶标。这种基于酶靶点阻断的作用机理，显著区别于传统杀菌剂，为用于抗药性治理的新型杀菌剂的研发提供了新思路。

Quinofumelin凭借其新颖的作用机制与广谱杀菌活性，可有效防控果树、叶菜、油菜及水稻等作物上的多种真菌性病害。文献报道其对疮痂病、灰霉病、稻瘟病、菌核病、赤霉病和炭疽病等均表现出显著防效。本研究旨在探索其易于实验室操作的合成方法，了解其生物活性特征，为喹啉类杀菌剂的分子设计提供依据。对专利文献方法进行总结和筛选，以3-氰基喹啉为起始原料，经环合、溴化和氟化3步反应成功合成目标化合物quinofumelin（合成路线见图1），进而通过温室活体试验评价其对水稻稻瘟病、水稻纹枯病、小麦赤霉病、黄瓜白粉病、黄瓜炭疽病、番茄灰霉病、玉米锈病的杀菌活性。

图1  Quinofumelin的合成路线

1.1  仪器和试剂

核磁共振波谱仪（JNM-ECZ600R），日本电子株式会社（JEOL Ltd.）；高分辨质谱仪（Q Exactive Focus），美国赛默飞世尔科技（Thermo Fisher Scientific Inc.）；旋转蒸发仪（R-210），瑞士步琦公司（BUCHI Labortechnik AG）；磁力搅拌器（MR Hei-Tec），海道尔夫仪器设备（上海）有限公司。快速柱层析用硅胶（150～750μm），青岛海洋化工厂。氯苯、二氯甲烷、乙酸乙酯、无水硫酸钠、氯化钠、三乙胺三氟化氢、二溴海因、偶氮二异丁腈、3-氰基喹啉、2-甲基-1-苯基-2-丙醇，国药集团化学试剂有限公司。所有试剂均为市售化学试剂，未经进一步处理。

1.2  3-(3,3-二甲基-3,4-二氢异喹啉-1-基)喹啉（3）的合成

冰浴条件下，向250 mL三口瓶中依次加入3-氰基喹啉（1，1.54 g，10 mmol）与二氯甲烷（10 mL），搅拌下缓慢滴加浓硫酸（2 mL）。继而匀速滴加2-甲基-1-苯基-2-丙醇（2，1.5 g，10 mmol）。滴加完毕持续搅拌5 min后移除冰浴，室温条件下继续反应2 h，通过TLC监测原料点消失，将反应液冷却至0℃，缓慢倾入50 mL冰水中淬灭。分离两相后，水相用乙酸乙酯（15 mL×3）萃取。合并有机相，经饱和氯化钠溶液洗涤、无水硫酸钠干燥后，旋蒸除去溶剂。残余物通过柱色谱纯化（乙酸乙酯与石油醚体积比为1︰5），获得无色油状产物3-(3,3-二甲基-3,4-二氢异喹啉-1-基)喹啉1.28 g，收率85%。1H NMR（600 MHz,CDCl3）δ：9.09（d，J=2.1 Hz，1H），8.36（d，J=1.8 Hz，1H），8.15（d，J=8.5 Hz，1H），7.87（d，J=8.0 Hz，1H），7.76（t，J=7.0 Hz，1H），7.57（t，J=7.9 Hz，1H），7.41（t，J=7.3 Hz，1H），7.27（s，1H），7.22（d，J=7.6 Hz，1H），7.19（d，J=7.4 Hz，1H），2.86（s，2H），1.32（s，6H）。HRMS[M+H]+：287.1542。

1.3  3-(4,4-二溴-3,3-二甲基-3,4-二氢异喹啉-1-基)喹啉（4）的合成

于500 mL三口烧瓶中依次加入3-(3,3-二甲基-3,4-二氢异喹啉-1-基)喹啉（3，1.2 g，4.2 mmol）、氯苯（150 mL）、二溴海因（1.3 g，4.5 mmol），升温至93℃并恒温搅拌5 min，分3批加入偶氮二异丁腈（0.23 g，1.4 mmol）。维持温度继续反应2 h，通过TLC监测原料完全转化后，将体系冷却至室温，缓慢滴加去离子水（20 mL）进行淬灭。分离有机相与水相，水相用乙酸乙酯（30 mL×3）萃取。有机相合并后用饱和氯化钠溶液洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压旋蒸除去溶剂，直接获得3-(4,4-二溴-3,3-二甲基-3,4-二氢异喹啉-1-基)喹啉（4）油状粗产物，无需纯化即可进行后续反应。

1.4  Quinofumelin的合成

向含有上一步反应得到的3-(4,4-二溴-3,3-二甲基-3,4-二氢异喹啉-1-基)喹啉粗产物的反应瓶中加入氯苯（150 mL），磁力搅拌下缓慢滴加三乙胺三氟化氢（0.676 g，4.2 mmol）。升温至85℃恒温反应6 h，通过TLC确认原料完全转化。体系冷却至50℃后，匀速加入去离子水（30 mL）淬灭反应。转移混合液至分液漏斗，分离的水相用乙酸乙酯（150 mL×2）萃取。有机相合并后经饱和氯化钠溶液（50 mL）洗涤、无水硫酸钠干燥后，减压旋蒸浓缩。残余物经硅胶柱色谱分离（乙酸乙酯与石油醚体积比为1︰5），获得目标化合物白色固体0.88 g，熔点136.1℃。1H NMR（600 MHz，CDCl3）δ：9.13（d，J＝2.1 Hz，1H），8.38（d，J=1.9 Hz，1H），8.18（d，J= 8.5Hz，1H），7.87（t，J=8.5 Hz，2H），7.78（td，J=7.0，1.26 Hz，1H），7.65（t，J=7.5 Hz，1H），7.60（t，J=7.9 Hz，1H），7.53（t，J=7.6 Hz，1H），7.32（d，J=7.7 Hz，1H），1.44（s，6H）。HRMS[M+H]+：323.1439。

2.1  材料与方法

试验采用活体盆栽生物测定法，2叶期水稻苗作为水稻稻瘟病和水稻纹枯病的试验寄主植物，2叶期黄瓜苗作为黄瓜白粉病和黄瓜炭疽病的试验寄主植物，2叶期番茄苗作为番茄灰霉病的试验寄主植物，叶期小麦苗作为小麦赤霉病的试验寄主植物，2叶期玉米苗作为玉米锈病的试验寄主植物。将quinofumelin溶于丙酮（助溶剂），加入含0.1%吐温-80的水溶液稀释至目标浓度。采用作物喷雾机将配制好的药液均匀喷施于相应的寄主植物上，设含0.1%吐温-80的清水为空白对照，每处理3次重复，处理后第2天进行病害接种。接种后移入（24±1）℃、RH＞90%、黑暗的人工气候室保湿培养24 h，后转至温室常规培养。空白对照充分发病（约7 d）后，按美国植物病理学会《A Manual of Assessment Keys for Plant Diseases》评估防效，其中0表示无活性，100%代表完全防治。

2.2  结果与分析

初步杀菌活性测试结果显示，在400 mg/L质量浓度下，quinofumelin对水稻稻瘟病、番茄灰霉病、黄瓜炭疽病和小麦赤霉病具有100%防效，但对水稻纹枯病、黄瓜白粉病、玉米锈病防效为0。降低剂量对水稻稻瘟病、小麦赤霉病、黄瓜炭疽病和番茄灰霉病进行进一步活性测试，试验结果见表1。

表1  Quinofumelin室内杀菌活性

在100 mg/L质量浓度下，quinofumelin对水稻稻瘟病、小麦赤霉病、黄瓜炭疽病的防效均达90%以上，但对番茄灰霉病的防效仅达到30%；在6.25 mg/L质量浓度下，quinofumelin对水稻稻瘟病和小麦赤霉病的防效分别为90%和80%，对黄瓜炭疽病和番茄灰霉病的防效为0。Quinofumelin对水稻稻瘟病的活性与同等剂量下的对照药剂嘧菌酯相当；对小麦赤霉病的活性与同等剂量下的丙硫菌唑基本相当，优于氰烯菌酯。

通过对quinofumelin相关专利等文献的总结与实验探索，以3-氰基喹啉为起始原料，经3步反应合成目标产物，并通过核磁和高分辨质谱确定其结构。室内杀菌活性测试结果表明，quinofumelin对水稻稻瘟病和小麦赤霉病的杀菌活性很高。

Quinofumelin是具有新作用机理的化合物，该类化合物最大的特点是具有广谱的杀菌活性和对作物的安全性，这使得quinofumelin能够覆盖更多作物和病害类型。未来喹啉类化合物凭借优异的防效和成本优势，有望与SHDI类杀菌剂形成差异化竞争，因此对quinofumelin的研究具有现实的意义。

原标题：新型杀菌剂quinofumelin的合成与杀菌活性

来源：《农药》2025年第10期

作者：沈阳中化农药化工研发有限公司 农药国家工程研究中心，新农药创制与开发国家重点实验室  冯梓航  李慧超  孙庚  李淼