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一种吡咯啉二酮类化合物及其制备方法和杀菌剂应用与流程

花匠小妙招
2025-10-12 19:18

本发明涉及农业化学，具体涉及一种吡咯啉二酮类化合物及其制备方法和杀菌剂应用。

背景技术：

1、安全高效的选择性农药是现代化农业生产不可或缺的生产资料。然而，由于选择性农药作用位点单一，有害生物的遗传变异极易发生抗药性问题。已知现有的许多农药具有相同的作用方式，他们之间存在交互抗性。像繁殖速率高，变异快的植物病原微生物在药剂选择压下特别容易发生抗药性问题，造成作物病害的防控失败，而且可以替代的农药还很少。因此，发现农药新靶标并研发新型作用方式的选择性农药是治理抗药性并保障有害生物可持续防控的重大需求。

2、本专利技术发明人通过几十年来对杀菌剂毒理与抗性的基础研究，深刻认识到配体小分子化合物与受体蛋白的相互作用具有特异性和精确性。即小分子化合物只能与特定的蛋白质分子一定结构的位点结合，而且与位点的结合力取决于配体和受体的精细结构。不同物种靶标蛋白质药敏性位点的单个氨基酸差异决定了配体小分子化合物的选择性，小分子化合物结构的细微改变或优化决定了其与受体蛋白的结合方式和结合力及细胞吸收的速率。因此，小分子化合物的精细结构决定了其抗生谱和生物活性。

3、本专利技术发明人通过药-靶蛋白互作的毒理学研究，发现在重要植物病原真菌fusarium graminearum中，存在一种具有重要生命功能的跨膜马达蛋白，而且与小分子结合的关键位点氨基酸在动物、植物和微生物中存在明显分化，为创制安全、高效的选择性靶向抑制剂提供了可专利性。本专利发明人针对不同植物病原菌蛋白质药敏性位点的结构特征，通过计算机模拟筛选，发现吡咯啉二酮小分子化合物能够与蛋白质的功能位点互作。通过在吡咯1、3、4位上的h以苯基、烷基和卤素的单独或不同组合取代，发现1位引入苯基能够提高抗菌活性。进一步在苯环上引入.-cl、-br、-f、-cf3、-ch3、-c2h5、-n-c3h7、-i-c3h7、-nh2、-no2、cn等基团，进行结构优化和抗菌谱及生物活性测定，发现了苯环2、6位引入乙基、4位引入甲基的化合物，其脂水性利于真菌、卵菌和细菌对化合物的吸收，抗菌谱实现最大化，抗菌活性显著高于其他衍生物。发明了分子结构新颖、对植物病原细菌、真菌和卵菌具有强烈广谱杀菌活性的吡咯啉二酮类化合物1-(2，6-二乙基-4-甲基苯)-1h-吡咯-2,5-二酮(以下简称“一种吡咯啉二酮类化合物”)。

4、本专利技术发明人以引起小麦等作物赤霉病的fusarium graminearum、水稻稻瘟病的magnaporthe grisea、水稻恶苗病的f.moniliforme、玉米大斑病的setosphaeriaturcica、玉米小斑病的bipolaris madis、果蔬等作物灰霉病的botrytis cinerea、炭疽病的glomerella cingulata、早疫病的alternaria solani、菌核病的sclerotiniasclerotiorum、西瓜蔓枯病的didymella bryoniae、花生褐斑病的cercosporaarachidicola等11种病原真菌，引起马铃薯和番茄晚疫病的phytophthora infestans、大豆疫病的phytophthora soja、辣椒疫病的phytophthora capsici、烟草黑胫病的phytophthora parasitica、荔枝疫病的peronophthora litchii、葡萄霜霉病的plasmopara viticola、黄瓜霜霉病的pseudoperonospora cubensis和水稻烂秧病的pythium sp.等8种植物病原卵菌，引起水稻白叶枯病的xanthomonas oryzae、水稻细菌性条斑病的x.oryzicola、番茄青枯病的pseudomonas solanacearum、柑橘溃疡病的x.citri、大白菜软腐病的erwinia carotovora、梨火疫病的erwinia amylovora和果斑病的acidovorax citrulli等7种植物病原细菌为材料，测定了上述吡咯啉二酮类化合物的抗菌谱和抗菌活性，并将该化合物加工成悬浮剂、水分散性粒剂和乳油等杀菌剂制剂，用于对不同植物病害的防治试验，完成了本技术发明。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种吡咯啉二酮类化合物。

2、本发明的另一个目的是提供上述一种吡咯啉二酮类化合物的制备方法。

3、本发明的另一个目的是提供上述一种吡咯啉二酮类化合物为有效成分的农用杀菌剂。

4、本发明的另一个目的是提供上述一种吡咯啉二酮类化合物或以上述一种吡咯啉二酮类化合物为有效成分的农用杀菌剂在防治植物病害中的应用。

5、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

6、本发明提供了一种吡咯啉二酮类化合物，所述一种吡咯啉二酮类化合物具有式i所示结构：

7、

8、本发明提供了上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9、将化合物ii、马来酸酐、催化剂和有机溶剂混合后进行反应，得到具有式(i)所示结构的一种吡咯啉二酮类化合物，所述化合物ii具有式ii所示的结构：

10、

11、优选地，所述化合物ii与马来酸酐的摩尔比为1：0.95～1.20；所述催化剂选自甲基磺酸、对甲基苯磺酸或苯磺酸的一种或几种；所述有机溶剂选自苯、甲苯、二甲苯和环己烷中的一种或几种。

12、上述技术方案所述的将化合物ii、马来酸酐、催化剂和有机溶剂混合后进行反应，具体来讲是通过加热回流进行脱水反应，当脱水的量达到理论值时反应完成，将产物体系冷却，之后依次进行洗涤与干燥，得到粗产物。在本发明中，所述洗涤所用洗涤液优选依次为饱和nahco3溶液与蒸馏水；采用饱和nahco3溶液洗涤的次数优选为2～4次，主要作用是除去残留的脱水催化剂；采用蒸馏水洗涤的次数优选以洗涤至中性为基准。在本发明中，所述干燥所用干燥剂为无水na2so4或无水mgso4，优选为无水na2so4；所述干燥后，本发明优选将所得物料过滤，收集料液进行减压蒸馏除去溶剂，得到粗产物。

13、得到粗产物后，本发明将所述粗产物进行重结晶或柱层析分离提纯，得到具有式i所示结构的一种吡咯啉二酮类化合物。本发明所述粗产物具体为固体粗产物，可以将所述固体粗产物进行重结晶，也可以进行柱层析分离。在本发明中，所述重结晶所用重结晶试剂优选为石油醚与乙酸乙酯按照体积比100：0～100的比例配制得到的混合试剂；所述重结晶后优选还包括过滤，收集滤饼进行干燥，从而得到式i所示结构的一种吡咯啉二酮类化合物。在本发明中，所述柱层析分离所用淋洗液优选为石油醚与乙酸乙酯按照体积比100：0～100的比例配制得到的混合试剂。在本发明中，所述柱层析分离后优选还包括：将所得淋出液进行减压蒸馏除去溶剂，得到具有式i所示结构的一种吡咯啉二酮类化合物；本发明提供的一种吡咯啉二酮类化合物为黄色、浅黄色或白色固体。

14、本发明提供了一种农用杀菌剂，由有效成分和辅料组成；所述有效成分是指上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物。所述辅料优选为农业生产上可接受的辅料，更优选包括载体、溶剂、助溶剂、表面活性剂、分散剂、乳化剂、润湿剂、助悬剂、增稠剂、稳定剂、消泡剂、防冻剂、增效剂中的一种或几种。

15、上述技术方案所述的的农用杀菌剂的有效成分的含量范围是3～95％(重量)。

16、上述技术方案所述的农用杀菌剂，其剂型选自乳油、悬浮剂、悬乳剂、水剂、水乳剂、微乳剂、粉剂、可湿性粉剂、可溶性粉剂、粒剂、水分散粒剂、油悬剂、烟剂、饵剂中的至少一种。上述技术方案所述的农用杀菌剂，其剂型的加工根据沈晋良主编，《农药剂型加工与管理》，中国农业出版社，北京(2002)、王开运主编，《农药制剂学》，中国农业出版社，北京(2002)描述的方法制备。

17、本发明提供了上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂在防治植物病害中的应用。

18、优选地，所述植物病害包括病原真菌、病原卵菌和病原细菌中的一种或几种引起的病害。

19、优选地，所述植物病害是由镰刀菌属(fusarium)、梨孢属(magnaporthe)、丝核菌属(rhizoctonia)、毛球腔菌属(setosphaeria)、平脐蠕孢属(bipolaris)、灰葡萄孢属(botrytis)、小丛壳属(glomerella)、链格孢属(alternaria)、核盘菌属(sclerotinia)、亚隔孢壳属(didymella)、尾孢属(cercospora)、柄锈菌属(puccinia)、单胞锈菌属(uromyces)、层锈菌属(phakopsora)等病原真菌引起的病害；由疫霉属(phytophthora)、指梗疫霉属(sclerophthora)、指梗霜霉属(sclerospora)、轴霜霉属(plasmopara)、霜疫霉属(peronophythora)、假霜霉属(pseudoperonospora)、霜霉属(peronospora)、盘梗霜霉属(bremia)、寄生霜霉属(paraperonospora)和白锈属(albugo)、腐霉属(pythium)等病原卵菌引起的病害；由黄单胞杆菌属(xanthomonas)、假单胞菌属(pseudomonas)、欧文氏菌属(erwinia)等病原细菌引起的植物病害。例如而不限于麦类赤霉病、麦类锈病、麦类白粉病、麦类茎基腐病、稻瘟病、水稻恶苗病、水稻纹枯病、秧苗青枯病、水稻白叶枯病、水稻细菌性条斑病、玉米大斑病、玉米小斑病、玉米锈病、玉米茎基腐病、柑橘和猕猴桃溃疡病、果蔬灰霉病、十字花科作物菌核病、花生褐斑病、西瓜蔓枯病、马铃薯和番茄晚/早疫病、辣椒疫病、大白菜软腐病、大豆疫病、大豆锈病、荔枝疫病、黄瓜霜霉病、黄瓜角斑病、蔬菜霜霉病、葡萄霜霉病及各种果蔬作物炭疽病和白粉病等。

20、优选地，所述植物包括蔬菜、水果、粮食作物、油料作物、园林作物、中药材、草坪和其他植物中的一种或几种。

21、本发明提供了上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂的抗菌谱和抗菌活性测定技术方案。

22、具体地，利用本实验室保存和临时采集的植物病原菌材料，测定了所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂对小麦赤霉病菌fusarium graminearum、水稻稻瘟病菌magnaporthe grisea、水稻恶苗病菌f.moniliforme、玉米大斑病菌setosphaeriaturcica、玉米小斑病菌bipolaris madis、果蔬等作物灰霉病菌botrytis cinerea、炭疽病菌glomerella cingulata、早疫病菌alternaria solani、菌核病菌sclerotiniasclerotiorum、西瓜蔓枯病菌didymella bryoniae、花生褐斑病菌cercosporaarachidicola等11种病原真菌分生孢子的萌发抑制活性；测定了所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂对马铃薯和番茄晚疫病菌phytophthora infestans、大豆疫病菌phytophthora soja、辣椒疫病菌phytophthora capsici、烟草黑胫病菌phytophthoraparasitica、荔枝疫病菌peronophthora litchii、葡萄霜霉病菌plasmopara viticola、黄瓜霜霉病菌pseudoperonospora cubensis和水稻烂秧病菌pythium sp.等8种植物病原卵菌孢子囊萌发的抑制活性；测定了所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂对水稻白叶枯病菌xanthomonas oryzae、水稻细菌性条斑病菌x.oryzicola、番茄青枯病菌pseudomonas solanacearum、柑橘溃疡病菌x.citri、大白菜软腐病菌erwiniacarotovora、梨火疫病菌erwinia amylovora、果斑病菌acidovorax citrulli等7种植物病原细菌生长的抑制活性。

23、具体地，所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂对植物病原真菌和卵菌的生物活性测定采用经典的孢子萌发法。将所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂溶解在二甲基亚砜(dmso)或甲醇中，得到该化合物浓度为10mg/ml或20mg/ml的药剂母液，4℃下短期保存。使用时与含有1％橘汁的自来水稀释至含药20.0、6.0、2.0、0.6、0.2、0.06、0(ck)μg/ml。将上述制备的药液与真菌分生孢子悬浮液或卵菌孢子囊悬浮液1：1混合，使最终含药浓度为10.0、3.0、1.0、0.3、0.1、0.03、0(ck)μg/ml。每培养皿(φ90mm)加入10ml药液与孢子的混合液，分别在不同病原菌孢子萌发的适宜温度下静止培养5-8小时，待对照处理的孢子萌发率达95％时，显微镜下调查完全抑制孢子/孢子囊萌发的最低药剂浓度(mic)。

24、所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂对植物病原细菌的生物活性测定采用浊度法。即将上述配制的药液与浊度为50的细菌悬浮液1：1混合至最终浓度为10.0、3.0、1.0、0.3、0.1、0.03、0(ck)μg/ml，并测定初始浊度。随后，在28℃下摇培72小时，用浊度仪测定完全抑制细菌生长的药剂最低浓度(mic)。

25、病原菌接种体的制备是参照有关植物病理学文献将病原真菌在pda固体培养基平板上或液体培养基中培养，收集分生孢子，调制为1×105/ml的分生孢子悬浮液用于孢子萌发抑制活性测定和在植物上的接种试验。

26、病原卵菌接种体的制备是将采集的葡萄或黄瓜霜霉病病叶经自来水冲洗后，放置在直径15cm玻璃培养皿内的湿滤纸上，加盖后在18℃下培养过夜，再用4℃自来水洗下孢子囊，调制为105/ml的孢子囊悬浮液；或将马铃薯晚疫病菌和辣椒疫霉分别在cma培养基上20℃下培养，3天后从菌落边缘挑取菌丝接种于皮氏(petri)液体培养液中摇培2-3天，纱布过滤和1000r/min离心5分钟，收集孢子囊并用灭菌水重悬浮，调节孢子囊浓度至1×105个/ml孢子囊悬浮液，用于测定孢子囊萌发抑制活性和在植物上的接种试验。

27、病原细菌接种体的制备是将细菌在na(牛肉汁琼脂)斜面上划线培养，用无菌水洗下菌脓，并调制成浊度为50的细菌悬浮液用于生长抑制活性测定。

28、上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂的抗菌活性测定，参考了沈晋良主编《农药生物测定》(中国农业出版社，2013，北京)等文献，也可以按这些文献测定对其他植物病原菌的抗菌活性。

29、本发明提供了上述技术方案所述的一种农用杀菌剂在防治植物病害中的应用效果的评价方案。按每公顷用所述的一种农用杀菌剂的有效成分15-1000g，以种子处理、土壤处理和喷雾的方法，测定所述的一种农用杀菌剂防治水稻恶苗病、水稻秧苗青枯病、稻瘟病、水稻细菌性条斑病、马铃薯晚疫病、辣椒疫病和葡萄霜霉病的防治效果。

30、具体为，防治水稻恶苗病是将含所述的一种吡咯啉二酮类化合物的农用杀菌剂悬浮剂对水稀释至含药100、200、400mg/l药液，按每公顷用150l药液浸渍带菌稻种，清水浸种作对照，搅拌后在20～30℃的自然条件下浸种48小时，取出稻种播种在塑料盆内，温室培养21天，调查各处理的病株率和防效。

31、具体为，防治水稻秧苗青枯病是将含所述的一种吡咯啉二酮类化合物的杀菌剂水分散粒剂按每公顷用有效成分1000、750、500g与225kg细土拌匀，在秧苗二叶一心时撒施，10天后，调查各处理苗床上的死苗率，计算防效。

32、具体为，防治稻瘟病是将含所述的一种吡咯啉二酮类化合物的杀菌剂水分散粒剂对水稀释至100、200、400mg/l药液，按每公顷喷施750l药液喷雾3叶期秧苗，24小时后喷雾接种稻瘟病菌孢子悬浮液，黑暗和保湿条件下过夜后移到温室培养，10天后调查防效。

33、具体为，防治水稻细菌性条斑病是将含所述的一种吡咯啉二酮类化合物的杀菌剂乳油对水稀释至250、500、800mg/l药液，按每公顷750l药液在孕穗期喷雾，间隔7天喷第2次药，2次药后10天调查防效。

34、具体为，防治葡萄霜霉病是将所述的一种吡咯啉二酮类化合物的悬浮剂对水稀释至3.125、6.25、12.5、25、50mg/l药液，喷雾葡萄叶片背面至将有药液流失为止(每公顷喷施药液量750～1000l)，晾干并在24小时后喷雾接种霜霉病菌孢子囊悬浮液，移至20-25℃下保湿、光/暗(12小时)交替培养，7天后调查防效。

35、具体为，防治马铃薯晚疫病和辣椒疫病是将所述的一种吡咯啉二酮类化合物的水分散粒剂对水稀释至125、250、500mg/l药液，喷雾至叶片将有药液流失为止，晾干并在24小时后点滴病菌孢子囊悬浮液，保湿过夜后移至温室(20-30℃)培养，7天后调查防效。

36、本发明也可以用公知的药剂处理和病原物接种方法测定对其他植物病害的防控或治疗效果。

37、本发明提供了上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂与现有杀菌剂的交互抗性测定方案。

38、具体为，在含上述技术方案所述的一种吡咯啉二酮类化合物或一种农用杀菌剂有效成分20μg/ml的培养基平板上接种培养灰葡萄孢野生敏感菌株和对苯并咪唑类、二甲酰亚胺类、氨基嘧啶类、苯吡咯类、qois和sdhis的多抗菌株；或接种培养辣椒疫霉野生敏感菌株和对苯酰胺类、烯酰吗啉类、qois和氧甾醇结合蛋白抑制剂抗性的菌株；根据能否生长判断是否表现抗药性。

39、本发明的有益效果是：本发明所述的一种吡咯啉二酮类化合物或以其为有效成分的一种农用杀菌剂对植物病原真菌、卵菌和细菌均有理想的广谱抗菌活性，而且对植物安全，具有选择性，并对环境具有适应性，符合安全、高效、低毒、低残留、与环境相容的原创性杀菌剂发展方向，符合保障环境生态安全的要求；它与现有杀菌剂没有交互抗性，可以与多种杀菌剂组合使用防治抗药性病害，尤其能够解决多重抗药性病害无药可治的难题；它的抗菌活性高、持效期长、单位面积用量少、使用成本低，适宜用药时间长，投入产出比高，经济效益好等优点，符合助推“三农”高质量绿色发展要求。