新型杀菌剂bifemetstrobin的合成与杀菌活性

       Bifemetstrobin是由住友化学株式会社开发的一种新型甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂，开发代号为S-2326。其结构中包含了Strobilurin类杀菌剂的标志性结构——甲氧基丙烯酸酯侧链，因此推测其作用机制与甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂类同。但bifemetstrobin的甲氧基丙烯酸酯侧链与苯环的连接与传统的Strobilurin类有显著不同，它不是与苯环直接连接而是通过氧原子来连接。该类化合物的创制最早可以追溯到1987年，甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的重要开发者之一的英国帝国化学工业公司（Imperial Chemical Industries，ICI）在以天然抗生素Strobilurin A为先导化合物进行优化研究过程中合成了通式Ⅰ和通式Ⅱ2类化合物，通过对通式Ⅰ类化合物的优化研究捷利康（原ICI制药和农化业务，现属于先正达）成功开发了第一个带有传统甲氧基丙烯酸酯侧链的嘧菌酯；在对通式Ⅱ类化合物的研究中并未发现活性比通式Ⅰ更优的化合物。随后在20世纪90年代Hoechst Schering AgrEvo GmbH以及住友化学株式会社都开始了对通式Ⅱ类化合物的进一步优化，并且他们都研究了对甲氧基丙烯酸酯间位进行取代的通式Ⅲ化合物，尤其是住友化学株式会社在甲氧基丙烯酸酯的邻位固定了甲基，通过对甲基对位的基团进行变化，从而发现了具有优异杀菌活性的化合物bifemetstrobin（见图1）。

       Bifemetstrobin在2024年公布通用名以来尚未有文献报道其生物活性，因此为探索该化合物的具体的生物活性情况并为该类化合物的优化提供指导，本文综合相关文献以2-甲基-5-溴苯酚为起始原料经4步反应合成了bifemetstrobin（见图2），并在温室对其进行杀菌活性测试。

图1  Bifemetstrobin的创制经纬

图2  Bifemetstrobin的合成

1  实验部分

1.1  仪器和试剂

       JNM-ECZ600R核磁共振光谱仪（600 MHz），日本电子株式会社（JEOL）。Agilent 6230TOF LC/MS，安捷伦科技有限公司。2-甲基-5-溴苯酚、2-溴乙酸甲酯、苯硼酸，北京百灵威科技有限公司。所有试剂均为市售化学试剂，未经进一步处理直接使用。

1.2  2-(5-溴-2-甲基苯氧基)乙酸酯（2）的合成

       在室温下，依次将5-溴-2-甲基苯酚（1）20 g（106.94 mmol）、K₂CO₃ 29.5 g（213.8 mmol）、四氢呋喃250 mL加入到装有冷凝器的三口瓶中，室温搅拌下滴加2-溴乙酸甲酯24.5 g（160.4 mmol），随后将该浅棕色悬浮液加热至65℃并保温2 h，TLC监测反应结束，冷至室温后，过滤，用50 mL四氢呋喃洗涤滤饼，将有机相减压浓缩，残余物通过柱层析（乙酸乙酯∶石油醚=1∶10）得到油状物甲基2-(5-溴-2-甲基苯氧基)乙酸酯24.4 g，收率88%。¹H NMR（600 MHz，CDCl₃）δ：7.06（m，2H），6.85（s，1H），4.65（s，2H），3.86（s，3H），2.29（s，3H）。HRMS[M+H]⁺m/z：259.0012。

1.3  (E)-2-(5-溴-2-甲基苯氧基)-3-羟基丙烯酸甲酯（3）的合成

       将2-(5-溴-2-甲基苯氧基)乙酸甲酯（2）13 g（50 mmol）、四氢呋喃150 mL、甲酸甲酯18 g（300 mmol）依次加入到三口瓶中，室温搅拌下，分批加入甲醇钠5.4 g（100 mmol），室温下反应1 h后，缓慢添加饱和碳酸氢钠水溶液进行淬灭。将2相分离并且用乙酸乙酯（100 mL×2）萃取水相，合并有机相，随后用饱和NaCl水溶液洗涤，用无水硫酸钠干燥后过滤并减压浓缩，得到(E)-2-(5-溴-2-甲基苯氧基)-3-羟基丙烯酸甲酯（3），其无需进一步纯化即可直接用于下一步反应。

1.4  (E)-2-(5-溴-2-甲基苯氧基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯（4）的合成

       将K₂CO₃ 13.8 g（100 mmol）、N,N-二甲基甲酰胺150 mL依次加入到盛有上述(E)-2-(5-溴-2-甲基苯氧基)-3-羟基丙烯酸甲酯的反应瓶中，室温搅拌下滴加硫酸二甲酯7.56 g（60 mmol），室温下反应2 h后，TLC监测反应完毕，在反应液中缓慢添加水进行淬灭，并且将混合物用乙酸乙酯（150 mL×2）萃取。合并有机相，随后用饱和NaCl水溶液洗涤，用无水硫酸钠干燥，过滤并减压浓缩，残余物通过柱层析（乙酸乙酯∶石油醚=1∶10）纯化以得到浅黄色膏状物(E)-2-(5-溴-2-甲基苯氧基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯（4）11.8 g，2步收率78.4%。¹H NMR（600 MHz，CDCl₃）δ：7.36（s，1H），7.05（m，2H），6.88（s，1H），3.90（s，3H），3.75（s，3H），2.30（s，3H）。HRMS[M+H]⁺ m/z：301.02511。

1.5  Bifemetstrobin的合成

       将(E)-2-(5-溴-2-甲基苯氧基)-3-甲氧基丙烯酸甲酯（4）5 g（16.7 mmol）、苯硼酸2.44 g（20 mmol）、Pd(dppf)Cl₂ 0.12 g（0.17 mmol）和Cs₂CO₃ 10.9 g（33.4 mmol）溶于60 mL的1,4-二氧六环和10 mL水的混合溶剂中，在氮气氛围下升温至回流反应8 h，冷却过滤，滤液经过减压脱溶后，通过硅胶柱层析（乙酸乙酯∶石油醚=1∶5）得到白色固体2.55 g，收率51.2%。¹H NMR（600 MHz，CDCl₃）δ：7.51～7.47（m，2H），7.39（t，J=7.7 Hz，2H），7.33（s，1H），7.32～7.28（m，1H），7.21（d，J=7.6 Hz，1H），7.13（dd，J=7.6，1.8 Hz，1H），6.92（d，J=1.7 Hz，1H），3.87（s，3H），3.70（s，3H），2.38（s，3H）。HRMS[M+Na]⁺ m/z：321.10496。

2  生物活性测定

2.1  试验材料与方法

       试验采用活体盆栽测定方法，称取待测样品bifemetstrobin及对照药剂各0.0088 g，分别溶解在2 mL丙酮中，用含有0.1%吐温80的水稀释，配制成400 mg/L待测液20 mL。并用0.1%吐温80的水继续稀释到更低质量浓度的药液。在作物喷雾机上设置喷液参数：喷液量1,000 L/hm²，喷液压力为1.5 kg/cm²，将药液喷施于病害寄主植物上（寄主植物为在温室内培养的标准盆栽苗），自然风干并在24 h后进行病害接种。依据病害特点，将需要控温保湿培养的病害植物接种后放在人工气候室中培养（温度为（24±1）℃，RH＞90，无光照），待病害完成侵染后移入温室培养，将不需要保湿培养的病害植物直接在温室内接种并培养。待对照充分发病后（通常为7 d时间）进行化合物防病效果调查。结果调查参照美国植病学会编写的《A Manual of Assessment Keys for Plant Diseases》，用0～100%来表示，0表示无活性，100%表示防治效果为100%或全部杀死。

2.2  试验结果与分析

       杀菌活性测试结果显示，bifemetstrobin在400 mg/L对黄瓜霜霉病、黄瓜炭疽病、黄瓜白粉病、小麦赤霉病防效为0，对玉米锈病和水稻纹枯病具有100%防效，进一步降低剂量测试结果表明，在25、6.25、3.125 mg/L质量浓度下，bifemetstrobin对玉米锈病的防效均为100%，在1.5625 mg/L质量浓度下防效依然高达90%，略低于对照药剂嘧菌酯；在25、6.25 mg/L质量浓度下，bifemetstrobin对水稻纹枯病的防效达到80%以上，表现出良好的杀菌活性，但活性显著低于对照药剂噻呋酰胺（见表1）。

表1  Bifemetstrobin对玉米锈病和水稻纹枯病盆栽防效（%）

3  结论

      通过对bifemetstrobin相关文献的总结初步探索了其合成方法，以2-甲基-5-溴苯酚为起始原料，经4步反应合成目标产物，对后续工艺优化具有一定的参考价值。初步室内杀菌活性测试结果表明，bifemetstrobin对水稻纹枯病、玉米锈病均具有较高的杀菌活性，尤其是对玉米锈病杀菌活性突出。与传统的甲氧丙烯酸酯类杀菌剂嘧菌酯相比，其杀菌谱相对较窄，对玉米锈病的防治效果也低于嘧菌酯。然而，bifemetstrobin仍然被开发和研究，这表明它具有一定的应用价值。尽管目前尚未有文献明确报道其作用机理，但推测其作用机制可能与传统甲氧丙烯酸酯类杀菌剂类似，不过其作用位点可能有所不同。此外，推测它可能与四唑菌酮（metyltetraprole）具有类似的特点，能够对传统甲氧丙烯酸酯类杀菌剂产生抗性的靶标有效。如果未来对该类化合物的优化研究能够拓宽其杀菌谱，那么其市场潜力也将进一步提升。