含三氟甲基吡啶酰胺结构的N-氰基磺酰亚胺衍生物的合成及生物活性

　　摘要采用活性亚结构拼接法，设计合成了系列新型含三氟甲基吡啶酰胺结构的N-氰基磺酰亚胺类衍生物，其结构经NMR、13NMR、19NMR和HRMS进行了表征。评估了它们对柑橘溃疡病菌(Xanthomonasaxonopodispv.citri)、烟草青枯病菌(Ralstoniasolnacearum)和水稻白叶枯病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae)的杀菌活性及对小菜蛾(Plutellaxylostella)的杀虫活性。结果表明，部分化合物表现出了良好的抗菌活性和中等的杀虫活性。其中，在00mg/L质量浓度下，化合物G10对柑橘溃疡病菌、烟草青枯病菌和水稻白叶枯病菌的抑制率分别为67、53和48，化合物G17对柑橘溃疡病菌的抗菌活性为69，G14对水稻白叶枯病菌的抑制率为49。在100mg/L时，化合物G1、G7、G8和G10也有中等的杀菌活性，在测试浓度下，部分化合物的活性略高于对照药剂或与之相当。此外，在500mg/L时，化合物G10和G11对小菜蛾的致死率分别为77%和70%。

　　关键词三氟甲基吡啶;氰基磺酰亚胺;合成;杀菌活性;杀虫活性

　　中国是全球遭受农作物病虫害最为严重的国家之一，每年农作物都不断遭受多种病原微生物和害虫的危害而导致严重的损失，这对我国农业生产构成巨大挑战[12]。如：近年来由革兰氏阴性菌黄单胞杆菌水稻变种(Xanthomonasoryzaepv.Oryzae)引起的水稻白叶枯病使水稻减产高达50[3,4;而由地毯草黄单胞杆菌柑桔致病变种(Xanthomonasaxonpodispv.itri)引起的柑橘溃疡病和由青枯雷尔氏菌(Ralstoniasolanacearum)引起的烟草青枯病也给农作物带来了严重的产量和经济损失5,6。

　　当前，农药仍然是控制作物病虫害的主要措施。针对作物细菌性病害，尽管有噻菌铜(Thiodiazolecopper)、中生菌素(zhongshengmycin)及噻唑锌(ZincThiazole)等药剂，但随着病虫害抗性或交叉抗性的出现，这些杀菌剂效果十分有限。因此，发展结构新颖的抗细菌活性的化合物依然是农药研究者关注的热点领域。

　　作为一类重要的衍生物，磺酰亚胺因其稳定性及广谱的生物活性，在农药和医药方面的创新研究中受到了广泛关注[9。在新农药的创新研究方面，含—CN结构的磺酰亚胺衍生物常常出现在农药分子结构中[1。近10年，陶氏益农科学(DowAgroSciences)发现了大量含有该结构的杀虫化合物，并从中优选和产业化了氟啶虫胺腈(Sulfoxaflor) 。近些年，人们不仅仅关注磺酰亚胺类衍生物的杀虫活性1315，一些具有良好抗植物病毒、抗菌和除草活性的化合物也陆续被报道1618]。

　　例如，Mao等16报道的含噻二唑结构的该类衍生物，在100mg/L浓度下对TMV等具有良好的抗植物病毒活性;Pasteris等17合成了含有噁二唑结构的衍生物，在质量浓度为250mg/L时对大豆锈病(Phakopsorapacyrhizi)和小麦叶锈菌(Pucciniarecondite)的抑菌率为100;Hartmut等[18报道的吡唑衍生物对苘麻(Abutilontheophrasti)、反枝苋(Amaranthusretroflexus)和稗草(Echinochloacrusgalli)具有良好的防除活性。此外，该类结构也被广泛应用于医药创新领域，一些衍生物可作为中性粒细胞弹性蛋白酶活性抑制剂19,20、MNK激酶抑制剂[2、BACE和BACE抑制剂等22,23。

　　三氟甲基吡啶是一类重要的含氟杂环，也是目前市售农药中常见的活性亚结构24,25。已登记使用的含三氟甲基吡啶农药有个，包括17个除草剂，个杀菌剂和个杀虫剂，如氟啶胺(fluazinam)、氟啶脲(chlorfluazuron)和氟吡甲禾灵(haloxyfopmethyl)26等部分结构如图所示。近年来，含三氟甲基吡啶结构的衍生物因具有杀虫2728、抗病毒29、除草和抗菌,3等活性而备受关注，是在新农药的创新中常见的重要结构之一。我们前期的工作中24,3也报道了一些含三氟甲基吡啶结构的活性分子，在杀虫、杀菌和抗病毒活性方面可作为潜在候选分子或先导化合物。

　　1结果与讨论

　　1.1目标化合物的合成

　　目标化合物的合成路线见Scheme。首先，在碱性条件下，氨基乙硫醇盐酸盐与不同卤代烃发生亲核取代反应而得到对应的硫醚类化合物24，随后采用一锅法，将硫醚类化合物与氯三氟甲基吡啶甲酸在二氯乙烷溶液(DCE)中，以三乙胺为缚酸剂、在三氯氧磷的作用下缩合得到含硫醚结构的三氟甲基吡啶酰胺衍生物。随后以醋酸碘苯为氧化剂，将单氰胺与中间体反应，在其硫醚结构中引入CN结构[24，得到CN结构的酰胺类化合物，最后在碱性条件下，用间氯过氧苯甲酸为氧化剂37，将氧化得到目标化合物G1G2。

　　1.2目标化合物的结构表征

　　目标化合物的结构均经过HNMR、13CNMR、19FNMR和HRMS确证(谱图见支持材料)。以目标物G1为例，在其HNMR谱中，吡啶环上的由于受到CF和吡啶环上的吸电子效应的影响，在、Cl原子邻位的均会裂分为双重峰，其化学位移δ分别为8.92和8.42，耦合常数分别为0.9Hz和1.1Hz;苯环的也会受到连接的原子影响而存在耦合裂分，其化学位移δ分别在7.5、7.55和7.65;吡啶酰胺的以单峰出现在低场，其化学位移δ在8.74，与酰胺连接的两个亚甲基的化学位移δ在3.98和4.164.04，而与苯环连接的亚甲基则以最高单峰在δ5.14处出现。

　　在13CNMR中，由于受个原子的耦合作用，三氟甲基的裂分成四重峰，其化学位移δ在122.，耦合常数为27Hz;吡啶环上的化学位移δ分别在151.0、143.5、137.2和128.5，耦合常数分别为1.2、4.0、3.5和33.5Hz;苯环上连接的原子使其相连的受到原子的耦合作用裂分为双重峰，化学位移为δ161.5，耦合常数为25Hz，其余的化学位移δ分别在135.1、128.2、124.2、119.5和113.4，耦合常数分别为3.2、3.7、9.6、25.0和15.0Hz。

　　2结论

　　采用活性亚结构拼接法，将三氟甲基吡啶结构与含CN结构的磺酰亚胺进行拼接，设计合成了20个结构新颖的含三氟甲基吡啶的氰基磺酰亚胺衍生物。结构经HNMR、13CNMR、19FNMR和HRMS表征，并测试了目标化合物对柑橘溃疡病菌、烟草青枯病菌和水稻白叶枯病菌的抗菌活性以及对小菜蛾的杀虫活性。

　　结果表明，在质量浓度为200和100mg/L时，部分目标化合物对柑橘溃疡病菌、烟草青枯病菌和水稻白叶枯病菌均具有一定的抗菌活性，尤其是化合物G1、G14和G17对上述三种细菌有较好的抗菌活性。在浓度为500mg/L时，化合物G10和G11对小菜蛾也表现出中等的杀虫活性，其致死率分别为77%和70%。所合成的目标化合物可作为新型杀菌剂或杀虫剂创新的先导化合物。目前，正在对该类化合物进行进一步深入的活性筛选和化学结构优化，以期待发现活性更好的磺酰亚胺衍生物。

　　3实验部分

　　3.1仪器与试剂

　　化合物的核磁氢谱、碳谱及氟谱通过德国布鲁克AVANCEIIIHD400M型400MHz核磁共振仪(TMS为内标)测定;化合物的熔点经型数字显示显微熔点测定仪(温度未校正)测定;高分辨质朴采用ThermoScientificQExactive质谱仪进行测定。试验过程中所有的化学试剂均购自上海韶远试剂有限公司(AccelaChemBioCo.,Ltd.)。

　　3.2实验方法

　　3.2.1中间体的制备

　　本研究中所有中间体的合成参照我们前期的工作进行制备24,3，且表征数据与文献一致。

　　4生物活性测试方法

　　4.1抗细菌活性测试方法

　　采用浊度法38，以水稻白叶枯病菌(Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xac)和烟草青枯病菌(solanacearum)为测试对象，商品化杀菌剂中生菌素和噻唑锌为阳性对照药剂。初筛浓度分别为00和100mg/L，测试了目标化合物G1G20的体外抗细菌活性。将样品和对照药剂分别配置成浓度为00和100mg/L的含毒NB液体培养基于试管中并测定其OD值，即无菌培养基OD值。然后接入受试细菌，在28±1ºC、180r/min的恒温摇床上振荡培养48h，在分光光度计上测定两个浓度的菌液的OD值，即含菌培养基的OD值。按下式计算所测化合物的抑制率，结果见表。校正OD值=含菌培养基OD值−无菌培养基OD值抑制率=(校正后对照培养基菌液OD值−校正后含毒培养基OD值)校正后对照培养基菌液OD值×100%.

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　　以小菜蛾(xylostella)为研究对象，商品化杀虫剂毒死蜱(Chlorpyrifos)和阿维菌素(Avermectin)为阳性对照药剂，测试了目标化合物G1G20的杀虫活性。采用浸叶法对供试靶标小菜蛾进行测试，将甘蓝叶浸入药液中15，自然阴干后置于有滤纸的培养皿内，接小菜蛾龄中期幼虫10头皿(次重复)，然后放在光照培养箱内，温度25ºC，光照14h，黑暗10h培养，药后3d观察记录小菜蛾的死亡情况。按下式计算所测目标化合物的致死率。

　　作者：代阿丽，张仁凤，李传会，余利娇，王娅，吴剑