新型三唑类杀菌剂伊芬三氟康唑研究进展 立体选择性差异研究将成重点方向

日期:06-19-2023

来源：《农药科学与管理》2023年第4期

作者：许展博1,2，廖先骏3，赵莉蔺1，陈立2，李薇1，陈增龙1*（1.中国科学院动物研究所农业虫害鼠害综合治理研究国家重点实验室；2.河北大学生命科学学院；3.农业农村部农药检定所）

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20世纪70年代三唑类杀菌剂开始投入农业生产，化学结构中含有1,2,4-三唑环基团，主要通过抑制病原菌细胞膜的C14脱甲基甾醇的合成而致使细胞死亡。已相继研发的三唑类杀菌剂有三唑酮、三唑醇、联苯三唑醇、丙环唑、三环唑、氟硅唑等。三唑类杀菌剂具有内吸性和保护、治疗作用，因而被广泛用于由子囊菌、担子菌等真菌引起的白粉病、锈病等病害的防治，先后登记在蔬菜、谷物、果树等多种作物。然而，由于病菌抗性问题，传统三唑类杀菌剂的杀菌效果不断下降，据2011—2019年的田间测评统计，氟环唑、苯醚甲环唑、戊唑醇和丙环唑对小麦叶枯病菌（Zymoseptoria tritici）的杀菌效果分别从91%、81%、62%和66%下降至36%、56%、23%和24%，其中，氟环唑尤为显著。

还有研究指出，戊唑醇对于水生环境以及多种非靶标水生生物的安全存在威胁，并会对其产生长期的负面影响，如当戊唑醇浓度仅为1 mmol/L时，就可对斑马鱼的胚胎发育产生致死、致畸和抑制发育等不良影响；还会诱导鲤鱼产生显著的抗氧化反应，显著降低钩虾的摄食率，干扰大型溞的能量代谢，影响大型溞的摄食，显著降低大型溞体内的脂肪、糖原和蛋白质储备等。美国环保署（EPA）也已将烯效唑、己唑醇、戊唑醇、丙环唑和氟环唑传统三唑类杀菌剂列入可能的人类致癌物名单。上述科学问题使传统三唑类杀菌剂面临被禁用的可能，开发新型三唑类杀菌剂具有举足轻重的意义。

伊芬三氟康唑（ipfentrifluconazole）是近年由巴斯夫研发的新型三唑类杀菌剂。化学名称为2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]-3-甲基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丁-2-醇，CAS号为1417782-08-1，分子式为C₂₀H₁₉ClF₃N₃O₂，相对分子质量为425.8。包含一个不对称手性碳（C）原子，由1对对映异构体组成，结构式如图1。

图1  伊芬三氟康唑分子结构式

伊芬三氟康唑目前正在登记阶段，已有研究集中在化学合成、药效评价和分析方法学等方面，多农药复配研究中也取得一定进展。通过优化杀菌剂的复配比例，从而提高对不同病菌的毒力。例如，含有苯并烯氟菌唑的农药组合物中，伊芬三氟康唑和苯并烯氟菌唑的优选配比为5%～70%；伊芬三氟康唑与氟唑菌酰羟胺配比在1∶30～30∶1时，对黄瓜白粉病菌、香蕉叶斑病菌、小麦赤霉病菌的共毒系数均＞170；含伊芬三氟康唑和春雷霉素的杀菌组合物中，配比为7∶5时对水稻稻瘟病的共毒系数为186.78，增效作用最显著。

此外，因伊芬三氟康唑具有手性特征，进入生物体或生态环境后，其对映异构体会与氨基酸、蛋白质等生物大分子发生特异性结合，进而产生选择性差异。

本文综合国内外研究进展，重点从化学合成、生物活性、分析方法3个方面对新型三唑类杀菌剂伊芬三氟康唑进行综述，旨在为探究其在农业系统中的环境行为、生态毒理，为风险评估提供科学参考。

01

化学合成

目前伊芬三氟康唑的合成方法主要是化学合成法（图2），合成路线是以溴-4-(4-氯苯氧基)-5-(三氟甲基)苯为起始原料经酰化、环氧化、开环取代3步反应得到反应产物。

 

图2  伊芬三氟康唑的化学合成路线

步骤1：1-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]丙酮合成。溴-4-(4-氯苯氧基)-5-(三氟甲基)苯和丙酰氯在四氢呋喃中发生酰化反应，得到中间体1-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]丙酮。

步骤2：2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-3-异丙基环氧乙烷合成。通过Corey－Chaykovsky反应制备2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-3-异丙基环氧乙烷。

步骤3：2-[4-(4-氯苯氧基)-2-(三氟甲基)苯基]-3-甲基-1-(1H-1,2,4-三唑-1-基)丁-2-醇的合成。2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-3-异丙基环氧乙烷在碱性条件下，与1,2,4-三氮唑发生开环反应得到伊芬三氟康唑。

化学结构解析指出，伊芬三氟康唑与已登记的氯氟醚菌唑仅存在甲基和异丙基之别，均作为传统三唑类杀菌剂有效替代品种，以期能够缓解日益增强的靶标抗性和生态高暴露风险；同时，伊芬三氟康唑外消旋体具有手性碳原子，包含2个对映异构体，这在后续的生物活性评价、环境行为表征，以及手性农药不对称合成研究中需重点关注。

02

生物活性

伊芬三氟康唑的作用机理是抑制病菌麦角甾醇的生物合成，使菌体细胞膜功能受到破坏，因而抑制或干扰菌体附着胞及吸器的发育、菌丝和孢子的形成。伊芬三氟康唑对番茄灰霉病菌的抑制中浓度（EC50）为0.43μg/mL，对黄瓜白粉病菌的EC50为1.17μg/mL，毒力系数（ATI）均达到100。对小麦赤霉病菌的EC50为0.53μg/mL，ATI为60.38。对香蕉叶斑病菌的EC50和ATI分别为0.41μg/mL和56.098。对瓜类白粉病菌的EC50和ATI分别为7.42μg/mL和41.105。田间药效活性试验结果见表1。

表1  伊芬三氟康唑田间药效汇总 

伊芬三氟康唑和其他杀菌成分复配能够显著提高田间防效，复配后农药的速效性和持效性均高于伊芬三氟康唑单剂，田间药效活性显著提高，高达80%。通过与氟吡菌酰胺按质量比1∶50～50∶1混配时，对番茄灰霉病菌和小麦赤霉病有增效作用，其中配比在20∶1～1∶20时增效作用最显著，共毒系数＞160。

可见，伊芬三氟康唑无论是室内毒力测定和田间药效活性均表现出优异的效果，在此基础上进一步应用复配并优化配比，能够获得更好的协同杀菌效果。这不仅提高了杀菌效率，扩大了杀菌谱，还能够降低农药使用量，促进农业生态环境的可持续发展。

03

分析方法

已有研究通过超高效液相色谱-串联三重四级杆质谱（UPLC-MS/MS）结合多壁碳纳米管（MWCNTs），分散萃取净化，建立了动植物源基质中伊芬三氟康唑的痕量分析方法。首先，样本前处理基于改良QuEChERS法，通过高通量组织研磨提高靶标农药的提取效率，并采用带有多壁碳纳米材料高效去除基质中的色素和其他干扰物。其次，基于纤维素-三-(4-氯-3-甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相，在电喷雾正离子模式，多反应监测（MRM）模式下，定性和定量离子分别为m/z 426.2→70.0和426.2→275.1，实现了7 min内快速分离伊芬三氟康唑对映体，定量限为5μg/kg。研究发现，相比于流动相甲醇/水，乙腈/水能够获得更好分离效果，且乙腈比例为65%（v/v）时最佳。通过探究不同温度20～45℃（递增5℃）对伊芬三氟康唑手性拆分性能的影响，发现30℃时的分离效果最佳。同时，确定了两对映异构体的洗脱顺序为(+)-伊芬三氟康唑和(-)-伊芬三氟康唑，平均回收率和相对标准偏差分别为78.1%～89.5%和1.3%～4.7%。

当前关于伊芬三氟康唑的方法学研究还比较欠缺，特别是具有实时、快速和高灵敏兼备的分析方法更是现代农业生产中所亟需的；建议后续研究以此为基础，加强多作物、多条件、多模式下伊芬三氟康唑的痕量追踪技术研发，这也是探究其环境行为特征与健康风险表征的基础。

04

未来展望

伊芬三氟康唑以溴-4-(4-氯苯氧基)-5-(三氟甲基)苯为起始原料，经酰化、环氧化和开环取代3步化学反应获得。伊芬三氟康唑通过抑制病菌麦角甾醇的生物合成，而致病原菌死亡。其对赤霉病、叶斑病等田间防效高；优化与其他杀菌剂的复配系数，能够有效提高杀菌效果。UPLC-MS/MS结合分散固相萃取法可痕量追踪动植物样本中伊芬三氟康唑，对于其环境行为，特别是代谢通路方面的研究至关重要。值得关注的是，伊芬三氟康唑化学结构中含有1个手性中心，包含1对对映异构体，进一步从手性水平研究其立体选择性差异将是未来研究的重点方向。