摘要：Pyraziflumid是Nihyaku Co., Ltd.发现和开发的新颖琥珀酸脱氢酶抑制剂。其对许多种类植物病原菌具有优异的杀菌活性，具有较高的安全性，可用于综合害物管理项目。此化合物是在研究独特的化学衍生物3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺的基础上发现的，具有预防、治疗和残留等优异的生物活性，且耐雨水冲刷。2018年，pyraziflumid在日本登记和上市，2018年在韩国登记，目前在许多其他国家在开发中。本文介绍了其发现、合成、生物活性、安全性和作用机制。
农药在农业生产中发挥着重要作用，能防治作物病虫草害，增加作物产量。到目前已开发了许多种类的农药，然而由于抗性、毒性和安全等问题，需要不断开发新的具有优异生物活性，对哺乳动物和环境安全，可灵活应用的农化产品。Pyraziflumid是日本Nihon Nohyaku Co., Ltd.发现和开发的新颖杀菌剂，是SDHI抑制剂，被杀菌剂抗性行动委员会（FRAC）分为第7组。其具有独特的化学结构，结构中含有3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺基团（图1）。
图 1 pyraziflumid的化学结构
Pyraziflumid对子囊菌和担子菌有优异的生物活性，对田间多种病害有很好的防治活性。从2012年开始日本植物保护协会（JPPA）进行了大田试验评估了此物质的防效，2018年3月在日本登记。到目前上市了3个商业产品，分别为用于蔬菜的PARADE®20FL，用于水果作物的PARADE®15FL和用于草坪的DECIDE®FL。在2018年pyraziflumid在韩国登记，目前在其他国家正在开发中。
1 发现历史
1.1 先导物的发现
1990年，Mitsubishi Kasei Corporation发现了BC723。此物质抑制琥珀酸脱氢酶，不仅对担子菌而且对子囊菌有杀菌活性，是实践中对子囊菌引起灰霉病和白粉病等病害有活性的第一个SDHI杀菌剂。在2012年Mitsubishi Chemical Corporation把农化业务转给Nihon Nohyaku Co., Ltd.后，Nihon Nohyaku Co., Ltd.开始研究对植物病害有优异活性，环境友好的下一代SDHI杀菌剂。在先前对BC723衍生物的研究基础上，推断3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺类化合物有很大的潜力作为先导物（图2）。而在新的杀螨剂发现研究中，Kazuhiko Kikutake等人合成了新颖化合物3-(三氟甲基)-2-吡嗪羧酸，并进行了一系列取代研究，发现3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺类化合物（3）不仅对灰霉病和褐锈病，而且对白粉病的活性要高于吡啶甲酰胺化合物（表1）。活性的增加可能是3-三氟甲基取代所致。
图 2 pyraziflumid的发现
1.2 构效关系
据报道一些N-(联苯基)-2-甲酰胺类化合物对植物病害的活性，与N-(1,1,3-三甲基茚满)-4-甲酰胺类化合物的相似。因此，Kazuhiko Kikutake等人把杀菌活性化合物的研究范围扩展到N-(不同取代的联苯基-2-基)-3-(三氟甲基)吡嗪甲酰胺类化合物。这些物质的杀菌活性列于表2。它们的构效关系表明对灰霉病的防治活性可能是4'-位取代（4,5,6）所致，而对褐锈病的活性可能受3'-位取代（7、8）影响。4'-位或3'-位的立体特异性取代影响可能是独立的，但这两个位置同时取代对灰霉病和褐锈病的活性（9、10、11、12）增加了。没有发现立体特异性取代对白粉病的防治活性有影响，但在任何位置含有氟原子的二取代化合物都具有高活性（9、11、12、13、14）。对这3个病害防治活性的构效关系研究结果表明N-(3',4'-二氟联苯-2-基)-3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺，即pyraziflumid（9）是其中最优异的杀菌剂化合物。
表 1 N-(1,2,3-三甲基茚满-4-基)吡啶或吡嗪-甲酰胺类化合物和它们的生物活性
|
化合物 |
A |
熔点/℃ |
EC80/(mg a.i.·L-1) | ||
|
灰霉病（黄瓜） |
褐锈病（小麦） |
白粉病（大麦） | |||
|
1 |
|
123.5～124.5 |
20～100 |
1～10 |
200 |
|
2（BC723） |
|
133～134 |
10～40 |
1～10 |
200 |
|
3 |
|
169.1～170.1 |
10～40 |
＜1 |
1～10 |
表 2 N-(不同取代联苯基-2-基)-3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺类化合物和它们的生物活性
|
化合物 |
R |
熔点/℃ |
EC80/(mg a.i.·L-1) | ||
|
灰霉病（黄瓜） |
褐锈病（小麦） |
白粉病（大麦） | |||
|
4 |
4’-F |
133～134 |
2～10 |
20～100 |
2～10 |
|
5 |
4’-Cl |
145～146 |
2～10 |
2～10 |
5～20 |
|
6 |
4’-Br |
156～157 |
2～10 |
20～100 |
0.5～2 |
|
7 |
3’-F |
69～70 |
10～40 |
2～10 |
2～10 |
|
8 |
3’-Cl |
110.5～111.5 |
5～20 |
0.5～2 |
2～10 |
|
9（pyraziflumid） |
3’,4’-F2 |
119～120 |
2～10 |
0.5～2 |
0.5～2 |
|
10 |
3’,4’-Cl2 |
132～132.6 |
2～10 |
0.5～2 |
2～10 |
|
11 |
3’-F,4’-Cl |
128～129 |
2～10 |
2～10 |
0.5～2 |
|
12 |
3’-F,4’-CF3 |
142.5～143.5 |
5～20 |
0.5～2 |
0.5～2 |
|
13 |
3’,5’-F2 |
119～120 |
5～20 |
2～10 |
0.5～2 |
|
14 |
2’,4’-F2 |
117～118 |
2～10 |
5～20 |
0.5～2 |
2 合成
Pyraziflumid的合成路线：3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酸甲酯（15）[3-(trifluoromethyl)-2-pyrazinecarboxy licacidester]与3',4'-二氟-2-苯胺（17）反应或3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酸（16）和3',4'-二氟-2-苯胺（17）缩合而成（图3）。
主要的中间体（15）最初是由3-氯-2-吡嗪甲酸甲酯（18）和三氟甲基化试剂合成（图4）。笔者开发了新的经济、有效的合成路线，这些路线没有使用价高的三氟甲基化试剂。具体路线如下：① 乙二胺和三氟丙酮酸甲酯（19）缩合反应；② 乙二醛和2-氨基三氟丙酸胺（21）缩合反应；③ 酮酯和乙二胺缩合反应（图5）。
图 3 pyraziflumid（9）的合成
图 4 3-（三氟甲基）-2-吡嗪羧酸甲酯（15）的合成
图 5 三氟甲基吡嗪新的制备方法
3 理化特性
通用名：pyraziflumid，试验代号：NNF-0721，CAS注册号：942515-63-1，化学名称：N-(3',4'-二氟联苯-2-基)-3-(三氟甲基)-2-吡嗪甲酰胺。分子式：C18H10F5N3O，分子量：379.28，外观：浅黄色晶体，熔点：119℃，水中溶解度：2.32 mg/L（20℃），分配系数：3.51（25℃）。
4 田间试验
Pyraziflumid对甘蓝菌核病、草莓灰霉病、黄瓜白粉病和番茄叶霉病有好的防效（图6）。Pyraziflumid对叶菜、果菜类蔬菜、豆类和洋葱作物的菌核病有特别高的活性。为了证实对苹果病害的长时间作用，在2010年和2013年在Aomori Prefecture进行了田间试验。试验表明，pyraziflumid对Marssoninablotch具有优异的残留活性（图7）。此外，对苹果和其他水果作物的其他病害，例如疮痂病、褐腐病和环腐病有活性。
注：所有试验用水量10～30 L/a
图 6 PARADE®20FL对蔬菜作物病害的田间试验效果
注：试验1：对照处理叶被侵染和落叶率61.5%，试验2：对照处理叶被侵染和落叶率100%。用水量为：200 L/a
图 7 PARADE®15FL对苹果marrsonninablotch的田间试验效果
5 安全性
Pyraziflumide和其制剂产品具有低的急性哺乳动物毒性，对眼睛和皮肤没有刺激作用。虽然pyraziflumide对皮肤有轻微的致敏作用，但不属于GHS类别。致癌性、致畸形、生殖毒性和基因毒性研究表明其对人类健康没有负面影响。Pyraziflumid对鱼的急性毒性和水生无脊椎动物的毒性低，在生物体内的蓄积少。因此，按使用标准使用的话，pyraziflumid对环境安全。
6 作用机制
6.1 对核盘菌的琥珀酸脱氢酶有抑制活性
Pyraziflumid与BC723的化学结构相似，根据BC723的研究结果预测pyraziflumid的作用机制为抑制线粒体复合体Ⅱ的琥珀酸脱氢酶（SDH）活性。采用二氯靛酚（DCIP）方法进行了验证，并测定了pyraziflumid的抑制活性。所用病原菌为从日本田间采集的核盘菌。经对核盘菌的24个菌株活性的测定，发现pyraziflumid对琥珀酸脱氢酶有抑制活性，IC50为1.1～10 nM（中值为1.8 nM）。
6.2 对其他植物病原真菌、作物和动物的琥珀酸脱氢酶的抑制活性
Pyraziflumid也对多种植物病原真菌呈现抑制活性。Pyraziflumid对子囊菌纲的小核盘菌、灰葡萄孢菌、小麦白粉病菌、苹果黑心病菌和芸薹链格孢菌的IC50为0.7～18.9 nM；对担子菌纲的隐诺柄锈菌、立枯丝核菌的IC50分别为14.4、5.9 nM；而对卵菌纲的瓜果腐霉的琥珀酸脱氢酶没有抑制活性；对甘蓝、番茄和黄瓜等作物和小鼠非靶标琥珀酸脱氢酶没有抑制活性。这些结果表明pyraziflumid对植物病原真菌和非靶标有高的选择性。其对植物和哺乳动物毒性风险低。
7 结语
新颖的SDHI杀菌剂pyraziflumid是在BC723和杀螨剂pyflubumide的研究基础上发现的。截至2020年5月pyraziflumid已在日本和韩国登记，2018年在日本商业化，产品的商品名为PARADE®。目前Nihon Nohyaku Co., Ltd.正在更多作物上登记该杀菌剂，用于防治更多的病害。此外，PARADE®具有优异的内吸活性，可登记用于喷淋叶菜的育苗盘，预防移栽后菌核病的侵染，可大大节约劳力，增加农业生产效率。目前准备在其他多个国家登记pyraziflumid，此产品有望为全球农业的稳定发展做出贡献。
农药快讯, 2021 (4): 8-11.
|
