手性杀菌剂的研究进展

OH
Cl
CH C * C C(CH3)3
NH N
N
烯效唑
OH
Cl
CH C *C C(CH3)3
NH Cl N
N
烯唑醇
值得注意的是烯唑醇虽然结构只与烯效唑相差一 个氯原子，生物活性却不同，烯效唑的植物生长 活性较烯唑醇高，烯唑醇的杀菌活性较烯效唑高， 二者都是的R体杀菌活性高，S体的植物生长活性 高
谢速度是(+) > (-)
HO
Cl
O C * C C(CH3)3
N N
N 三唑酮
三唑醇(triadimonol)是1975年Buchel发现的 一种优良的内吸性广谱杀菌剂有两个手性 碳，四个光学异构体，它们的生物活性有 明显的差异。可以利用(+)-樟脑-β-磺酸为拆 分剂，将异构体拆分开来。其活性顺序是
早期的手性农药有(1R,3R,αR)-溴氰菊酯，精喹禾 灵，高效麦草伏甲酯等，近年来随着手性技术的 提高，更有不少农药以纯光学体销售，它们中具 有代表性的有高效氯氰菊酯，精甲霜灵，(S)-咪唑 菌酮，氟唑草胺，高效异丙甲草胺等。
手性农药主要有以下几大类：拟除虫菊酯杀虫 剂、有机膦杀虫剂、三唑类杀菌剂、N-酰基苯胺 类杀菌剂、苯氧基类除草剂，氧基苯氧基丙酸酯 类除草剂、酰胺类除草剂。
1991年日本住友公司开发了光学纯的烯效唑的合成 方法，以(S)-氨基醇为手性催化剂，用硼氢化钠还 原(S)-前手性酮得到了植物生长调节活性更高的
(S)-(+)-烯效唑，
Cl
O
C C(CH3)3 CC
H
N
N
N
OH (s) Ph
Ph NH2
NaBH4
Cl OH
(S) C C(CH3)3
CC H
H
Z
Cl
Cl
2
2
2
4
3
2
Z
H
OCH3
1
1
0
1
0
0
E
H
H
4
2
1
3
1
0
E
Cl
H
4
3
1
1
0
0
E
H
Cl
4
4
3
4
0
0
E
Cl
Cl
4
4
4
4
4
4
E
H
OCH3
2
0
0
0
0
0
杀菌活性等级：0低于49％；1是50％～74％；2是75％～89％；3是90％～99％；4是100％
丙环唑(propiconazol) 是上世纪七十年代由杨森公司 开发的一种的内吸性广谱杀菌剂，丙环唑有两个手 性中心，四个异构体，其杀菌活性无显著差异，但 与2S体相比，2R体对蔬菜有药害，对植物生长有
（1S,2R）>(1R,2R) >(1R,2S) >(1S,2S) 。
H OH
Cl
O *C *C C(CH3)3
NH N
N
三唑醇
大部分的三唑类化合物有几何异构和光学异构。 在这些异构中有的杀菌活性很高，有的杀菌活性 较低，有的则具有较强的植物生长调节性能，例 如：三唑醇和多效唑有两个手性碳原子，四个立
手性农药的合成与生 物活性研究进展
——杀菌剂篇与除草剂篇
手性是自然界的本质属性之一，是生命物质区别与 非生命物质的重要标志。生命现象中的化学过程都是 在高度不对称的环境中进行的。许多化学物质的生理 功能的产生常归因于分子的手性识别和匹配。随着科 学的发展，人们对生命过程的认识不断深入，手征性 研究己引起科学界广泛的兴趣。
N
N
N
(S)-(+)-烯效唑
烯唑式化合物由于烯键的存在，同时还有Z,E两种顺反异构体， 它们的杀菌活性也有区别的，如表E型的活性高于Z型
构型
R1
R2
防治白粉病的浓度 ppm
50 12.5 3.1
防治叶锈病的浓度 ppm
50 12.5 3.1
Z
H
H
3
1
0
2
1
0
Z
Cl
H
2
1
0
0
0பைடு நூலகம்
0
Z
H
Cl
3
3
2
4
4
2
(2R,4R)-丙环唑
除了光学异构以外，丙环唑还存在顺反异构，以 二氧戊环上为平面，丙基和取代苯环位于同一侧
时即cis，在两侧时为trans 由表可见cis体的活性
略好于trans体。
丙环唑的顺反异构与杀菌活性
构型
浓度 (mg/L)
抑制率％
小麦纹枯病菌
水稻稻瘟病菌
cis/trans-丙环唑(95/5) cis/trans-丙环唑(95/5) cis/trans-丙环唑(95/5) cis/trans-丙环唑(95/5) cis/trans-丙环唑(61/39) cis/trans-丙环唑(61/39) cis/trans-丙环唑(61/39) cis/trans-丙环唑(61/39)
抑制作用
N N
N
Cl
H2 C
C*
Cl
OO
* CH2CH2CH3
丙环唑
手性丙环唑 的合成方法由Ciba-Geigy公司开发， 以RuCl2(BINAP)为手性催化剂得到的混合物，通 过樟脑磺酸结晶分离得到纯的光学体。
Cl
Cl
O COOH
(R)-RuCl2(BINAP)
OH
OH
(R)
O CH2Br C
第一部分
手性杀菌剂的合成与生物活性
一、三唑类杀菌剂
三唑类杀菌剂是杀菌剂发展历史上最引人 注目的一类，其机理是通过抑制细胞膜中 的麦角甾醇类的合成，影响细胞膜的形成， 从而导致菌体死亡。同时三唑类化合物还 可以控制植物体内赤霉素的合成，延缓植 物顶端生长优势，表现出植物生长调节活 性
三唑酮(triadimefon)是一个三唑类杀菌剂中里程碑 式的化合物，以它为先导结构，各大公司相继开 发出了近40种1, 2, 4-三唑类杀菌剂品种。有报道 三唑酮在哺乳动物肝脏中代谢成三唑醇，并且代
体异构，它们之间的生物活性差异如表
三唑醇和多效唑的立体异构与生物活性
三唑醇
多效唑
杀菌活性 植物生长调节活性
1S,2R>1R,2R 1S,2R>1R,2S
1R,2R>1S,2S 1S,2S>1R,2R
烯效唑(uniconazole) 和烯唑醇(dinicorazole) 亦是三 唑类杀菌剂中具有代表性的例子
手性农药只含一个或两个高效异构体，其用量少， 环境友好，高效低毒，选择性强，残留量少，因而受 到广泛的关注。据最新统计，手性农药自上世纪七十 年代出现在国际市场以来，商业化的农用化学品中有 28％为手性化合物，约有200种。32％是杀菌剂是手性 的，34％的杀虫剂和21％的除草剂是手性的，但受分 离制备技术水平和经济因素的影响，大部分手性化合 物仍以外消旋体形式销售和使用，只有7％的农药是以 纯光学体的形式出售。
Cl
(S)
BrH2C C
Cl
O (R) O
H CH2CH2CH3
Cl
(R)
BrH2C C
Cl
O (R) O
H3CH2CH2C H
N HN
N
Cl
N H2 (S)
NC C
Cl
N
O (R) O
H CH2CH2CH3
(2S,4R)-丙环唑
Cl
N H2 (R)
NC C
Cl
N
O (R) O
H3CH2CH2C H