新型含支链醚结构的甲氧基嘧啶甲酰胺的合成及杀菌活性研究

孙昌兴，李鹏辉，张 欢，张福豪，姜 林

（山东农业大学化学与材料科学学院，泰安 271018）

琥珀酸脱氢酶抑制剂（SDHI）是一类非常重要的杀菌剂，其销售额在农业杀菌剂排占第3位[1]。该类杀菌剂通过干扰细胞线粒体呼吸电子传输链上复合物II的三羧酸循环，抑制电子从琥珀酸到泛醌的传递，从而阻碍病原菌的能量产生，导致菌体死亡[2]。自1966年第1种商品化的SDHI杀菌剂——萎锈灵上市以来，已经开发出25种该类杀菌剂[1]，其中不乏一些优良品种，如啶酰菌胺、氟唑菌酰胺、吡唑萘菌胺、联苯吡菌胺、氟唑菌酰羟胺和氟唑菌苯胺等。近20年来，设计合成新型的SDHI受到广泛关注[3-7]，成为化学农药研究的一个热点。

从结构上看，SDHI杀菌剂通常是取代苯甲酰胺或杂环甲酰胺，可分为酸部分、酰胺键和胺部分[8]。其中，酸部分为取代苯、吡唑、吡啶、呋喃、噻唑、噻吩、噻嗪和吡嗪环；胺部分为取代苯、联苯、二苯醚、苯并环和烷基噻吩等。在商品化的SDHI杀菌剂中，氟唑菌苯胺的结构与其他杀菌剂不同，其胺部分的苯环2-位含有支链烷基（2,3-二甲基丁基）。由于氟唑菌苯胺结构的特殊性，以它作为先导结构进行优化、产生新型结构的SDHI的研究鲜有报道。

另一方面，嘧啶是重要的六元杂环，其衍生物在自然界中分布广泛，如胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶、硫胺素和乳清酸。嘧啶衍生物具有多种生物活性，如抗病毒[9]、抗肿瘤[10]、杀菌[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广泛应用于药物和农药创制研究。自1968年发现第1个嘧啶类杀菌剂乙嘧酚以来，已有10多种此类杀菌剂问世[14]，如嘧菌酯、氟嘧菌胺、嘧霉胺和嘧菌环胺等。受上述研究成果启发，为继续开展本课题组关于嘧啶甲酰胺类化合物的研究[15-16]。本研究以氟唑菌苯胺为先导化合物，以嘧啶环替代其中的吡唑环作为酸部分，以2-支链烃基醚苯基替代其中的（2,3-二甲基丁基）苯基作为胺部分，设计合成一系列甲氧基嘧啶甲酰胺。设计策略如图1所示。

图1 目标化合物的设计策略

图2 目标化合物的合成路线

1 材料与方法

1.1 仪器和试剂

Burker AV-500型核磁共振谱仪，德国布鲁克公司；RODS型高分辨质谱仪，安捷伦科技（日本）有限公司；Nicolet 380型傅里叶变换红外光谱仪，美国尼高力仪器公司；GXZ-500型智能光照培养箱，宁波扬辉仪器有限公司。

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、溴甲基环丙烷、1-溴-3-甲基-2-丁烯、98%啶酰菌胺原药，上海毕得医药科技有限公司。

1.2 合成

1.2.1 中间体的合成

1-(1-烃氧乙基)-2-硝基苯（1a～1e）参考文献[17]方法合成。60%氢化钠1.36 g（34 mmol）和干燥的四氢呋喃20 mL加至50 mL圆底烧瓶中，于0℃下缓慢滴加1-(2-硝基苯基)乙醇1.50 g（8.5 mmol）、相转移催化剂15-冠-5 0.1 mL。反应混合物搅拌30 min后加入溴代烃10.8 mmol，室温下搅拌4 h。反应完毕，用适量95%乙醇分解多余的氢化钠。旋蒸除去溶剂，得到褐色黏稠液体，石油醚作为洗脱剂柱层析纯化，得1-(1-烃氧乙基)-2-硝基苯（1a～1e），浅黄色液体。

2-(1-烃氧乙基)苯胺（2a～2e）参考文献[18]、[19]方法合成。1-(1-烃氧乙基)-2-硝基苯7.6 mmol溶于21 mL甲醇-四氢呋喃-水（3∶3∶1）的混合溶剂，加入氯化铵粉末0.83 g（15.2 mmol）和还原铁粉1.20 g（22.8 mmol），然后加热回流30 min。反应完毕滤除铁粉与氯化铵，旋蒸除去溶剂，再向其中加入适量水后用15 mL乙酸乙酯萃取3次。有机相用无水硫酸钠干燥，旋蒸除去溶剂，得到褐色液体，乙酸乙酯-石油醚（V∶V＝1∶4）作为洗脱剂柱层析纯化，得2-(1-烃氧乙基)苯胺（2a～2e），棕色液体。

1.2.2 目标化合物的合成

将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)碳二亚胺盐酸盐（EDCI）和4-二甲基氨基吡啶（DMAP）0.40 g（3.3 mmol）。搅拌0.5 h后加入（6.6 mmol）2-(1-烃氧乙基)苯胺（2），并于室温下搅拌12 h。反应完毕用水洗涤反应混合物除去可溶性盐，有机相在旋转蒸发器上脱溶剂后得到棕色固体。粗产物用乙酸乙酯-石油醚（V∶V＝3∶5）作为洗脱剂，通过快速制备色谱纯化，得到目标化合物5和6。

N-[2-(1-乙氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5a）∶灰白色固体，熔点67～68℃，产率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］＋，计算值为302.150 4；实测值为302.150 8。

N-[2-(1-丙氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5b）：灰白色固体，熔点58～59℃，产率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］＋，计算值为316.166 1；实测值为316.166 2。

N-[2-(1-丁氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5c）：灰白色固体，熔点47～48℃，产率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］＋，计算值为330.181 7；实测值为330.181 9。

N-[2-(1-环丙基甲氧乙基)苯基]-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5d）：灰白色固体，熔点83～84℃，产率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］＋，计算值为328.166 1；实测值为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）：棕色固体，熔点51～52℃，产率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］＋，计算值为342.181 8；实测值为342.181 7。

N-[2-(1-乙氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6a）：灰白色固体，熔点99～100℃，产率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］＋，计算值为302.150 4；实测值为302.150 9。

N-[2-(1-丙氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6b）：灰白色固体，熔点66～67℃，产率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，计算值为316.166 1；实测值为316.166 5。

N-[2-(1-丁氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6c）：棕色固体，熔点38～39℃，产率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］＋，计算值为330.181 8；实测值为330.181 9。

N-[2-(1-环丙基甲氧乙基)苯基]-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6d）：灰白色固体，熔点80～81℃，产率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］＋，计算值为350.147 5；实测值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）：棕色固体，熔点39～40℃，产率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］＋，计算值为364.163 2；实测值为364.165 1。

1.3 杀菌活性

采用菌丝生长速率法测试目标化合物的体外杀菌活性[20]。选择3种植物病原菌，茄子菌核病菌（Sclerotinia sclerotorum）、水稻纹枯病菌（Rhizoctonia solani）和草莓灰霉病菌（Botrytis cinerea），作为测试菌。以商品化SDHI杀菌剂98%啶酰菌胺原药作为阳性对照。首先将目标化合物5、6和98%啶酰菌胺原药分别与适量的表面活性剂、助剂及无菌水混合，球磨制得1%的水悬浮剂。药剂用水稀释并与熔融的马铃薯-葡萄糖-琼脂（PDA）培养基混合，获得浓度为50 mg/L和100 mg/L含药培养基。然后将直径5 mm的菌饼移接在带药培养基上，并在（25±1）℃的光照培养箱中培养，每个处理3个重复。药后72 h测定药剂对菌落生长的抑制率，并根据式（1）计算抑制率。

2 结果与讨论

2.1 波谱分析

通过1H NMR、13C NMR、IR和HRMS对目标化合物5和6进行了结构表征。例如在5a的1H NMR谱中，δ 10.67处的单峰属于酰胺键的NH质子，δ 9.35和8.89处的两个单峰分别对应于嘧啶环2,6-位质子；在7.08～8.54的3个峰归属于苯环的4个质子；δ 4.56处的四重峰为连接在苯环上的CH质子；δ 4.22处的单峰属于甲氧基上的质子，而δ 1.59处的双峰则是连在CH上的甲基氢。在5a的13C NMR谱中，δ 165.7处的峰对应于酰胺键的碳；在114.8～160.9范围内的10个峰属于嘧啶和苯环的碳；δ 79.3和64.2处的信号归属于醚键上的两个碳，而δ 54.5处的峰则是由于嘧啶环的甲氧基碳；在δ 21.0和15.3处观察到两个甲基碳的信号。在5a的红外光谱中，3 382 cm-1处的吸收峰归属于酰胺键的N-H，1 667 cm-1处的强吸收峰对应于C=O，1 088 cm-1处的强吸收峰属于醚键C-O-C。

2.2 杀菌活性

目标化合物对茄子菌核病菌、水稻纹枯病菌和草莓灰霉病菌的离体杀菌活性见表1。在50 mg/L浓度下，化合物6b、6d和6e对3种病原菌的抑制率大于50%，显示出一定的杀菌活性。当浓度为100 mg/mL时，化合物6b和6c对3种病原菌抑制率均大于60%，表现出中等活性；6c对茄子菌核病菌的最高抑制率为79.6%，5c、6c、6d和6e对水稻纹枯病菌的抑制率分别达到64.5%、65.2%、73.5%和62.2%，6b对灰霉病菌的抑制率为71.8%。但它们的杀菌活性均低于啶酰菌胺。由表1可知，嘧啶环上甲氧基和酰胺键的位置对杀菌活性有较大影响，嘧啶环的2-位为甲氧基，4-位为酰胺键的化合物（6a～6e）通常表现出相对较高的杀菌活性。

表1 目标化合物对3 种病原菌的抑制率

3 结论

本文采用生物等排及活性亚结构拼接原理，设计合成了5个N-(2-(1-烃氧乙基)苯基)-4-甲氧基嘧啶-5-甲酰胺（5a～5e）和5个N-(2-(1-烃氧乙基)苯基)-2-甲氧基嘧啶-4-甲酰胺（6a～6e）。离体杀菌活性测试表明，部分化合物在50 mg/L时对3种植物真菌表现出杀菌活性，当施用质量浓度为100 mg/L时，6c对茄子菌核病菌的抑制率为79.6%，6d对水稻纹枯病菌的抑制率是73.5%，6b对草莓灰霉病的抑制率是71.8%。该研究为探索新型结构的SDHI抑制剂提供了有价值的参考。