一种喹啉类化合物及其制备方法和在防治植物病害中的用途

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本发明公开了一种喹啉类化合物及其制备方法和在防治植物病害中的用途。试验结果表明：该类化合物对棉花枯萎病菌、小麦赤霉菌、油菜菌核菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌引起的植物病害以及对西葫芦白粉病和黄瓜白粉具有优异的防治效果。本发明制备工艺简单、原料廉价易得，产品纯度高，有望开发为新的杀菌剂。

1.本发明所述的一种喹啉类化合物在防治植物病害中的应用，其化合物结构特征如下： 2.根据权利要求1所述一种喹啉类化合物在制备植物病原菌抑制剂中的应用。 3.根据权利要求2所述的应用，其特征在于：所述植物病害为由下述病原菌引起的植物病害：棉花枯萎病菌、小麦赤霉菌、油菜菌核菌、立枯丝核菌、稻瘟病菌、西葫芦白粉病和黄瓜白粉中的一种或两种以上任意组合。

技术领域

本发明属于天然药物化学领域和农药技术领域，公开了喹啉衍生物的一种新用途，具体涉及喹啉衍生物在防治由棉花枯萎病菌(Fusarium oxysporum f.sp.vasinfectum(Atk.)Snyder&Hansen)、小麦赤霉菌(Fusarium graminearum)、油菜菌核菌(Sclerotinia sclerotiorum)、立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)和稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的植物病害以及对西葫芦白粉病和黄瓜白粉的田间防治效果。

背景技术

目前，由真菌引起的植物病害主要以化学防治为主，虽然目前许多商品化杀菌剂防治效果较好，但由于这些化学农药的广泛使用，导致“3R”(residue残留、resistance抗性、resurgence再度猖獗)问题日趋严重，已引起了社会的极大关注。因此，研究与开发高效安全农药来防控植物病害已成为植保工作者面临的重要课题，也是农业生产可持续发展的必由之路，而植物源农药作为生物源农药的一部分，因公认其具有低毒、无残留、选择性高、易分解、害虫不易产生抗药性等优点，而备受研究者青睐。因此，从植物资源中寻找和筛选潜在的杀菌次生代谢产物，并以其为先导结构进行结构优化设计正在成为新型杀菌剂创制的重要途径之一。

奎宁是非常著名的生物碱类天然药物，俗称金鸡纳碱，最早是从茜草科植物金鸡纳树(Cinchona ledgeriana(Howard)Moens ex Trim)及其同属植物的树皮中提取得到的。奎宁是治疗疟疾的特效药，它的发现及应用曾经挽救了无数疟疾病人的生命。课题组前期发现奎宁对油菜菌核病菌在50ppm下，对病菌的抑制活性为69.58％，我们进一步对相似性分子甲氟喹(抗疟药)做了进行活性测试评价，发现其抗菌活性有了显著提高。根据其活性筛选结果，我们以其为母核先导结构，在其4位进行衍生合成，合成了一系列新的喹啉类化合物，使其杀菌活性有了更为显著的提高，在其合成方法上也更为简单、经济，合成成本显著降低。尽管关于奎宁的研究报道较多，但对其在抑制农业病菌方面的应用目前尚未见文献报道。

本发明以奎宁为线索，通过其结构优化与衍生合成，设计合成了一系列新分子，并发现目标化合物对棉花枯萎病菌、小麦赤霉菌、油菜菌核菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌有较好的抑菌效果，通过田间试验，发现其对西葫芦白粉病和黄瓜白粉有较好的防治效果，可作为一种新型的广谱杀菌剂。

发明内容

本发明提供了如下技术方法：一种针对棉花枯萎病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌的药物，其中含有治疗有效量的KL-1～KL-26中的任一化合物所示的喹啉衍生物(图-2)。

本发明所述的喹啉衍生物合成方法见实施例，经多次硅胶柱层析等常规方法分离获得纯品，经质谱和核磁共振等波谱技术，确定了权利要喹啉类化合物KL-1～KL-26，其结构式如图2所示。经活性筛选结果表明，本发明所述的喹啉衍生物对棉花枯萎病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌表现出较强的抑制作用，可用于制备杀菌剂。

附图说明

图1化合物发现和优化过程

图2喹啉类衍生物

具体实施方式

实施例1

喹啉衍生物(KL-1)的合成

方法一：

方法二：

其具体合成操作如下：

方法一：将原料2,8-二三氟甲基喹啉0.247克加入到50mL单口瓶中，用20mL丙酮溶解，先加入等摩尔碳酸钾，然后加入等摩尔氯甲酸苄酯，加热回流3小时，过滤得滤液，蒸去溶剂，用柱层析提纯展开剂(乙酸乙酯:石油醚＝1:5)得白色固体。

方法二：将原料2,8-二三氟甲基喹啉0.247克加入到50mL单口瓶中，加入5mL乙酸酐，加热回流3h，板层析跟踪反应完成，减压下蒸去多余的乙酸酐，用板层析分离(展开剂:乙酸乙酯:石油醚＝1:5)得白色固体。

KL-1:白色固体，产率85％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.23(dd,J＝17.4,7.9Hz,2H),7.80(s,1H),7.75(t,J＝7.9Hz,1H),2.17(s,3H).ESI-MS m/z:346.06[M+Na]+.

实施例2

KL-2的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为丙酰氯。

KL-2白色固体，产率83％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.15(dd,J＝14.6,7.9Hz,2H),7.74(s,1H),7.67(s,1H),2.77(d,J＝7.5Hz,2H),1.32(t,J＝7.6Hz,3H).ESI-MS m/z:360.08[M+Na]+.

实施例3

KL-3的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为氯乙酰氯。

KL-3白色固体，产率72％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.19(dd,J＝20.8,7.9Hz,2H),7.79(s,1H),7.72(t,J＝7.9Hz,1H),4.43(s,2H).ESI-MS m/z:380.02[M+Na]+.

实施例4

KL-4的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为正丁酰氯。

KL-4白色固体，产率84％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.16(s,2H),7.73(s,1H),7.68(s,1H),2.71(t,J＝7.4Hz,2H),1.90–1.75(m,2H),1.06(t,J＝7.4Hz,3H).ESI-MS m/z:374.09[M+Na]+.

实施例5

KL-5的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为正戊酰氯。

KL-5:白色固体，产率88％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.20–8.10(m,2H),7.72(s,1H),7.68(s,1H),2.73(t,J＝7.5Hz,2H),1.79(t,J＝7.5Hz,2H),1.48–1.40(m,2H),0.96(t,J＝7.3Hz,3H).ESI-MS m/z:388.11[M+Na]+.

实施例6

KL-6的合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为异戊酰氯。

KL-6白色固体，产率89％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.15(dd,J＝14.8,7.9Hz,2H),7.72(s,1H),7.67(t,J＝7.9Hz,1H),2.60(d,J＝7.1Hz,2H),2.34–2.22(m,1H),1.07(d,J＝6.6Hz,6H).ESI-MS m/z:388.11[M+Na]+.

实施例7

KL-7的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为正己酰氯。

KL-7白色固体，产率86％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.15(dd,J＝13.0,7.9Hz,2H),7.73(s,1H),7.67(t,J＝7.9Hz,1H),2.72(t,J＝7.5Hz,2H),1.80(p,J＝7.4Hz,2H),1.47–1.29(m,4H),0.90(t,J＝6.9Hz,3H).ESI-MS m/z:402.13[M+Na]+..

实施例8：

KL-8的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为苯甲酰氯。

KL-8白色固体，产率84％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.24(d,J＝7.5Hz,2H),8.14(d,J＝7.3Hz,1H),8.12–8.00(m,1H),7.83(s,1H),7.68(td,J＝7.8,4.7Hz,2H),7.54(t,J＝7.7Hz,2H).ESI-MS m/z:408.09[M+Na]+..

实施例9

KL-9的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为氯甲酸苯酯。

KL-9白色固体，产率80％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.40(d,J＝8.5Hz,1H),8.18(d,J＝7.3Hz,1H),8.00(s,1H),7.75(t,J＝7.9Hz,1H),7.46–7.38(m,2H),7.38–7.32(m,1H),7.30–7.27(m,2H).ESI-MS m/z:441.57[M+K]+.

实施例10

KL-10的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为氯甲酸苄酯。

KL-10白色固体，产率88％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.26(dd,J＝8.4,1.4Hz,1H),8.13(d,J＝7.2Hz,1H),7.89(s,1H),7.67(t,J＝7.9Hz,1H),7.42(dq,J＝4.5,2.5Hz,2H),7.40–7.35(m,3H),5.32(s,2H).ESI-MS m/z:438.08[M+Na]+..

实施例11

KL-11的合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为甲磺酰氯。

KL-11白色固体，产率74％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.33(d,J＝8.5Hz,1H),8.19(d,J＝7.3Hz,1H),7.80(s,1H),7.76(s,1H),3.36(s,3H).ESI-MS m/z:360.06[M+H]+.

实施例12

KL-12的合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为苯甲磺酰氯。

KL-12白色固体，产率79％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.14–8.07(m,2H),7.93–7.87(m,2H),7.69(td,J＝7.4,1.4Hz,1H),7.62(t,J＝7.9Hz,1H),7.57–7.50(m,3H).ESI-MSm/z:444.06[M+Na]+..

实施例13

KL-13的合成:实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为叔丁基二甲基氯硅烷。

KL-13白色固体，产率50％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.13(d,J＝7.3Hz,1H),8.04(d,J＝7.6Hz,1H),7.54(t,J＝7.9Hz,1H),6.77–6.69(m,1H),1.10(s,9H),0.40(s,2H).ESI-MS m/z:418.13[M+Na]+.

实施例14

KL-14合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为1-氯丙酰氯。

KL-14白色固体，产率82％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21(d,J＝8.6Hz,1H),8.15(d,J＝7.3Hz,1H),7.76–7.67(m,2H),3.91(t,J＝6.3Hz,2H),3.22(t,J＝6.3Hz,2H).

ESI-MS m/z:409.98[M+K]+.

实施例15

KL-15合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为2-氯丙酰氯。

KL-15白色固体，产率34％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.52(d,J＝8.5Hz,1H),8.14(d,J＝7.3Hz,1H),7.65(t,J＝7.8Hz,1H),7.31(s,1H),4.12(s,1H),1.58(s,3H).ESI-MSm/z:494.00[M+Na]+.

实施例16

KL-16合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为1-氯正丁酰氯。

KL-16白色固体，产率68％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.28–8.18(m,2H),7.81(s,1H),7.76(s,1H),3.74(t,J＝6.1Hz,2H),3.04(t,J＝7.2Hz,2H),2.43–2.24(m,2H).ESI-MSm/z:408.02[M+Na]+.

实施例17

KL-17合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为1-氯正戊酰氯。

KL-17白色固体，产率70％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.26–8.18(m,2H),7.80(s,1H),7.75(t,J＝7.9Hz,1H),3.65(t,J＝6.0Hz,2H),2.86(t,J＝7.1Hz,2H),2.16–1.86(m,4H).ESI-MS m/z:422.07[M+Na]+.

实施例18

KL-18合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为异丁酰氯。

KL-18白色固体，产率83％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21(t,J＝8.2Hz,2H),7.78(s,1H),7.75(t,J＝8.4Hz,1H),1.47(d,J＝7.0Hz,6H).ESI-MS m/z:374.09[M+Na]+.

实施例19

KL-19合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为2-溴丙酰氯。

KL-19白色固体，产率45％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.60(d,J＝8.1Hz,1H),8.02(d,J＝7.5Hz,1H),7.52(t,J＝7.9Hz,1H),6.69(d,J＝1.9Hz,1H),4.87–4.74(m,2H),2.06(d,J＝6.9Hz,3H).ESI-MS m/z:388.11[M+Na]+.

实施例20

KL-20合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为氯代特戊酰氯。

KL-20白色固体，产率75％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.28(dd,J＝8.5,1.3Hz,1H),8.21(d,J＝7.3Hz,1H),7.77(d,J＝7.9Hz,1H),7.70(s,1H),3.86(s,2H),1.60(s,6H).

ESI-MS m/z:422.07[M+Na]+.

实施例21

KL-21合成：实验步骤同实施例1，将乙酰氯换为异丁酰氯。

KL-21白色固体，产率78％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21(s,1H),8.19(s,1H),7.78–7.71(m,2H),1.51(s,9H).ESI-MS m/z:388.11[M+Na]+.

实施例22

KL-22合成：实验步骤同实施例1,将乙酰氯换为环丙酰氯。

KL-22白色固体，产率75％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.20(d,J＝8.5Hz,1H),8.13(d,J＝7.3Hz,1H),7.72(s,1H),7.69(d,J＝7.9Hz,1H),1.99(tt,J＝7.9,4.6Hz,1H),1.30–1.22(m,2H),1.23–1.09(m,2H).ESI-MS m/z:372.07[M+Na]+.

实施例23

KL-23合成：实验步骤同实施例1，将乙酰氯换为环丁酰氯。

KL-23白色固体，产率73％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.21(dd,J＝7.7,5.4Hz,2H),7.80(s,1H),7.74(s,1H),3.62(p,J＝8.5Hz,1H),2.71–2.37(m,4H),2.32–2.00(m,2H).ESI-MS m/z:386.09[M+Na]+.

实施例24

KL-24合成：实验步骤同实施例1，将乙酰氯换为环戊酰氯。

KL-24白色固体，产率68％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.22(dd,J＝13.5,7.9Hz,2H),7.78(s,1H),7.74(s,1H),3.22(p,J＝8.0Hz,1H),2.21–2.13(m,3H),2.11–2.02(m,1H),1.89–1.82(m,2H),1.81–1.71(m,2H).ESI-MS m/z:400.11[M+Na]+.

实施例25

KL-25合成：实验步骤同实施例1，将乙酰氯换为环己酰氯。

KL-25白色固体，产率76％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.18–8.10(m,2H),7.69(s,1H),7.66(d,J＝7.9Hz,1H),2.72(tt,J＝11.3,3.7Hz,1H),2.20–2.07(m,2H),1.83(dt,J＝12.9,3.6Hz,2H),1.76–1.54(m,3H),1.33(dtdd,J＝29.2,17.0,7.7,4.4Hz,3H).ESI-MS m/z:414.13[M+Na]+.

实施例26

KL-26合成：实验步骤同实施例1，将乙酰氯换为甲基丙烯酰氯。

KL-26白色固体，产率82％；1H NMR(400MHz,Chloroform-d)δ8.22(dd,J＝11.6,7.9Hz,2H),7.82(s,1H),7.75(s,1H),6.57(s,1H),6.09–5.92(m,1H),2.18(t,J＝1.3Hz,3H).ESI-MSm/z:372.08[M+Na]+.

实施例27

室内抑菌活性测定及结果

1)实验材料：

化学式KL-1～KL-26喹啉类衍生物为本实验室合成。

本实验中所用的植物病原菌为实验室4℃保存的菌种，采用的培养基为马铃薯培养基(简称PDA)。

PDA培养基配方:马铃薯(去皮)200g，葡萄糖20g，琼脂15g，自来水1000mL，自然PH。

配制方法：将马铃薯洗净去皮，称200g切成小块，加水煮烂(煮沸20-30分钟，能被玻璃棒戳破即可)，用八层纱布过滤于烧杯中，根据实验需要加15-20g琼脂，加入20g葡萄糖，搅拌均匀，充分溶解后稍冷却补足水至1000mL，分装后121℃灭菌20分钟，冷却后备用。

2)实验方法

采用生长速率法。

1、先将5种植物病原菌在PDA平板上25℃培养6d左右待用。

2、将PDA培养基加热溶化，冷却至45-50℃，分别加入不同浓度的喹啉类衍生物制成含50、25、10、5和2.5μg/mL药液的培养基，并分别倒入培养皿中冷却。

3、以无菌操作手续，用打孔器在培养6d的各菌株菌丝边缘(生长状况尽量一致)打取圆形菌饼(直径0.50cm)，再用接种针挑至含药平板中央，然后将培养皿倒置于培养箱(25℃)中培养。

4、于处理后不同时间观察测定菌丝的生长情况，并采用十字交叉法测得直径并处理数据，计算抑制率。

5、抑制率(％)＝(对照菌丝直径-处理菌丝直径)/对照菌丝直径×100

6、每个处理重复3次。

3)喹啉类衍生物对棉花枯萎病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌菌丝生长的抑菌效果

棉花枯萎病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌参照生测标准方法NY/T1156.2-2006，采用生长速率法进行室内生物活性测定，明确了喹啉类衍生物KL-1～KL-26对这五种病菌的抑制活性。表1为喹啉类衍生物对棉花枯萎病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌菌丝生长的抑制活性试验结果。

表1喹啉类衍生物对棉花枯萎病菌、小麦赤霉病菌、油菜菌核病菌、立枯丝核菌和稻瘟病菌菌丝生长的抑制活性试验结果

注:试验中每个处理设三次重复，表中数据为三次重复的平均值，“-”表示未进行抑菌实验。

实施例28

对西葫芦白粉病和黄瓜白粉病的田间防治效果评价。

1)西葫芦白粉病

1、实验材料：西葫芦，品种‘强势’。单丝壳白粉菌(Sphaerotheca fuliginea(Schl.)poll.)采自甘肃省农业科学院温室内盆栽西葫芦上自生菌源。

2、对照及供试药剂：丙环唑原药，腈菌唑原药、丙环唑原药,KL-1化合物。

3、实验过程：

(1)栽培管理试验田播种、肥水管理、试验阶段以前的病虫防治与当地生产一致。1次

施药前10d内不施对白粉病有影响的其他农药。

(2)接菌方法：2017年9月16日，西葫芦白粉病新鲜病叶捣碎过滤，孢子悬浮液在西

葫芦叶片正面进行均匀喷雾接菌。

(3)药剂设置：15％KL-1乳油设置稀释1500倍液1个浓度，对照药剂12.5％腈菌唑乳

油和25％丙环唑乳油设稀释1500倍液1个浓度，另设清水对照。

(4)施药方法：2017年9月18日接菌后48小时施药。每隔7天施药1次、连续3次(9月18日、9月25日、10月3日)。

(5)调查方法：最后1次施药后18天(10月21日)调查病指，计算防效。同时调查

安全性。病害严重度分级标准为：

0级—无病斑；

1级—病斑面积占叶面积的2％以下；

3级—病斑面积占叶面积的2％～5％；

5级—病斑面积占叶面积的6％～20％；

7级—病斑面积占叶面积的21％～40％；

9级—病斑面积占叶面积的40％以上。

(6)防治效果

(7)安全性评价丙环唑1500倍液叶片变厚变硬、颜色变深绿、叶柄变短、生长点坏

死。腈菌唑药害症状同丙环唑，只是表现较轻。KL-1安全,叶片无异常变化。

2)黄瓜白粉病

1、实验材料：黄瓜品种为新泰密刺。黄瓜白粉病菌(Sphaerotheca fuliginea)采自甘肃省农业科学院温室内盆栽黄瓜上自生菌源。

2、对照及供试药剂：腈菌唑原药、丙环唑原药、戊唑醇原药、苯醚甲环唑、KL-1化合物。

3、实验过程：

(1)栽培管理 试验田播种、肥水管理、试验阶段以前的病虫防治与当地生产一致。1次施药前10d内不施对黄瓜白粉病有影响的其他农药。

(2)接菌方法 2017年10月7日，黄瓜白粉病新鲜病叶捣碎过滤，孢子悬浮液在黄瓜叶片正面进行均匀喷雾接菌。

(3)药剂设置 15％KL-1乳油、12.5％腈菌唑乳油、25％丙环唑乳油、430g/L戊唑醇悬浮剂、25％苯醚甲环唑乳油，均设置稀释2500倍液1个浓度(制剂用量)，另设清水对照。

(4)施药方法 温室内盆栽黄瓜，10月9日黄瓜开花期白粉病初发期(自然发病，平均病情指数：0级56片、1级35片、3级4片、7级1片，病指6.25)开始第1次施药，每隔7天施药1次、连续3次(10月9日、16日、23日)，第3次施药后10天(11月2日)按9级分级标准调查发病情况计算病指，依据病指计算防效。

(5)调查方法 最后1次施药后10天(11月22日)调查病指，计算防效。同时调查安全性。病害严重度分级标准为：

0级—无病斑；

1级—病斑面积占叶面积的2％以下；

3级—病斑面积占叶面积的2％～5％；

5级—病斑面积占叶面积的6％～20％；

7级—病斑面积占叶面积的21％～40％；

9级—病斑面积占叶面积的40％以上。

(6)防治效果

(7)安全性评价 丙环唑施药叶片变厚变硬、颜色变深、叶柄变短、叶缘不黄化；戊唑醇、腈菌唑施药叶片变厚变硬，颜色变深、叶柄变短、叶缘黄化；苯醚甲环唑安全。KL-1施药植株心叶叶缘下卷、有不规则干枯白斑，症状较轻。

本文标签： 喹啉病害制备方法用途植物