黃澤彬， 馮文超， 劉麗瑜， 黃衛(wèi)軍， 楊 平， 黃小茉,3*

1.廣東迪美生物技術(shù)有限公司，廣東 廣州 510663；2.廣東省防霉抗菌工程技術(shù)研究中心，廣東 廣州 510070；3.廣東省科學(xué)院微生物研究所，華南應(yīng)用微生物國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東省菌種保藏與應(yīng)用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510070

戊唑醇(Tebuconazole)是一種羥乙基三唑衍生物，分子式C16H22ClN3O，屬于三唑類殺菌劑，最早由拜耳公司研制并于1986年制成商品用于作物微生物災(zāi)害防治，歐盟BPR法規(guī)(Biocidal Products Regulation，Regulation(EU)528/2012)已于2015年正式認(rèn)可其用于薄膜防腐劑和建筑材料防腐劑中[1,2]。戊唑醇通過(guò)抑制菌體細(xì)胞膜的重要組成成分麥角甾醇的生物合成，導(dǎo)致細(xì)胞膜不能形成，使真菌死亡，具有高效廣譜、安全性高、耐酸堿、持效期長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用作種子處理劑和葉面噴霧[3,4]。與目前工業(yè)微生物災(zāi)害防治常用的辛基異噻唑啉酮(OIT)、4,5-二氯-2-正辛基-3-異噻唑啉酮(DCOIT)等相比，對(duì)人體刺激性低、適用面廣，但單獨(dú)使用的殺菌效果較OIT、DCOIT弱，性價(jià)比不高。

無(wú)機(jī)金屬鹽殺菌劑有較長(zhǎng)的應(yīng)用歷史，如汞化合物、銅化合物等，銅化合物在近代植物病害防治中仍在廣泛使用，如波爾多銅溶液，為保護(hù)性殺菌劑，至今無(wú)抗藥性問(wèn)題，對(duì)人畜低毒，但一般用量較高，對(duì)敏感性作物易產(chǎn)生藥害[5]。目前無(wú)機(jī)金屬鹽一般通過(guò)配位的方式作為部分殺菌組分起效。如咪鮮胺與氯化錳配位合成殺菌劑，代森錳和硫酸鋅配位合成殺菌劑等。將戊唑醇與金屬鹽形成配合物，不僅可以增加藥效持效期、環(huán)境友好性，降低原藥使用量和毒性，還可以增加原藥的藥效、穩(wěn)定性、拓寬應(yīng)用領(lǐng)域，有些金屬絡(luò)合物還能解決耐藥性菌問(wèn)題。

本文以戊唑醇為原料，分別與乙酸銅、硫酸銅、乙酸鋅、硫酸鋅合成配合物。通過(guò)元素分析、紅外光譜、摩爾電導(dǎo)對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征；通過(guò)熱重分析研究戊唑醇及其配合物的熱穩(wěn)定性變化；通過(guò)抗霉菌活性實(shí)驗(yàn)，研究對(duì)蠟葉芽枝霉、桔青霉、黑曲霉等三種霉菌的抑菌性能。目的是將具生物活性的戊唑醇與金屬離子結(jié)合，以提高戊唑醇的作用效果，探索新的應(yīng)用領(lǐng)域，為該類殺菌劑應(yīng)用研究注入新活力。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 主要材料與儀器

材料：戊唑醇(95%工業(yè)品，經(jīng)多次重結(jié)晶純度達(dá)99%以上)；乙酸銅、乙酸鋅、硫酸銅、硫酸鋅均為AR，采購(gòu)于廣州化學(xué)試劑廠；N,N-二甲基甲酰胺(DMF，AR，上海麥克林生化科技有限公司)；無(wú)水乙醇(AR，上?；瘜W(xué)試劑有限公司)；馬鈴薯葡萄糖瓊脂培養(yǎng)基(PDA培養(yǎng)基，廣東環(huán)凱微生物科技有限公司)。

儀器：傅里葉變換紅外光譜儀(IRAffinity-1S，日本島津)、元素分析儀(Vario EL，德國(guó))、電導(dǎo)率儀(DDS-307A，雷磁)、熱分析儀(STA449F3，德國(guó))、生化培養(yǎng)箱、打孔器和天平等。

實(shí)驗(yàn)菌種：黑曲霉(Aspergillusniger)CGMCC 3.5487；蠟葉芽枝霉(Cladosporiumherbarum)CGMCC 3.9389；桔青霉(Penicilliumcitrinum)CGMCC 3.667 5。

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

1.2.1戊唑醇乙酸銅配合物的合成

稱取6.16 g(0.02 mol)戊唑醇和2.00 g(0.01 mol)乙酸銅分別溶于50 mL無(wú)水乙醇和30 mL無(wú)水乙醇中，在回流溫度下緩慢將戊唑醇的無(wú)水乙醇溶液滴入到乙酸銅的無(wú)水乙醇溶液中，磁力攪拌反應(yīng)8 h，冷卻，有淡藍(lán)色沉淀生產(chǎn)。靜置，抽濾，用無(wú)水乙醇(20 mL×2)洗滌沉淀兩次，干燥，得配合物。

戊唑醇硫酸銅配合物、戊唑醇乙酸鋅配合物、戊唑醇硫酸鋅配合物合成方法同上。

1.2.2紅外光譜

采用IRAffinity-1S型傅里葉變換紅外光譜儀，掃描范圍400 cm-1～4 000 cm-1觀察化合物結(jié)構(gòu)。

1.2.3元素分析

采用Vario EL型元素分析儀測(cè)定配合物中C、H、N的含量。

1.2.4摩爾電導(dǎo)

將化合物溶于DMF溶劑中配成1.0×10-3mol/L，用DDS-307A型電導(dǎo)率儀測(cè)得配合物在25 ℃時(shí)摩爾電導(dǎo)。

1.2.5熱重分析

采用STA449F3型熱分析儀，掃描范圍：室溫～800 ℃，升溫速率：10 ℃/min，氮?dú)鈿夥铡?/p>

1.2.6抗霉菌活性測(cè)試

將待測(cè)的金屬鹽、戊唑醇和配合物分別溶于DMF中配成4 000 mg/L的母液，用已滅菌的去離子水稀釋成目標(biāo)濃度的10倍。取2 mL含藥溶液加入18 mL PDA培養(yǎng)基將含藥溶液稀釋至目標(biāo)濃度，搖勻，冷卻，得含藥培養(yǎng)基，同時(shí)做無(wú)藥對(duì)照。

用已滅菌的打孔器在提前培養(yǎng)好的含測(cè)試菌種培養(yǎng)基中打出直徑8 mm的帶菌培養(yǎng)基塊。用鑷子將帶菌培養(yǎng)基塊移至含藥培養(yǎng)基中央，有菌絲一面貼合含藥培養(yǎng)基。將培養(yǎng)皿置于恒溫培養(yǎng)箱中，28 ℃下培養(yǎng)72 h，測(cè)量菌落直徑，以如下公式計(jì)算抑制生長(zhǎng)率[6]。

抑制生長(zhǎng)率(%)=(無(wú)藥對(duì)照菌落生長(zhǎng)直徑-處理菌落生長(zhǎng)直徑)/(無(wú)藥對(duì)照菌落生長(zhǎng)直徑-打孔器直徑)×100%

2 結(jié)果與討論

2.1 紅外光譜表征

圖1為配體戊唑醇及相應(yīng)金屬配合物的紅外光譜圖，表1為戊唑醇及相應(yīng)金屬配合物的主要紅外光譜吸收峰。從圖1可以看出，在戊唑醇的紅外光譜吸收峰中，3 296 cm-1處為—OH特征吸收峰，戊唑醇與金屬鹽形成配合物后，該吸收峰除CuL2(CH3COO)2在3 248 cm-1外，均藍(lán)移至3 365 cm-1～3 458 cm-1。戊唑醇在3 134 cm-1處的吸收峰，為三氮唑環(huán)上=C—H特征吸收峰，形成配合物后，CuL2SO4紅移至3 130 cm-1，其他配合物均相應(yīng)藍(lán)移至3 140 cm-1～3 165 cm-1。戊唑醇在1 510處的吸收峰為三唑環(huán)骨架振動(dòng)特征吸收峰，形成配合物后，相應(yīng)藍(lán)移了13 cm-1～21 cm-1。

表1 配體及配合物主要的紅外光譜數(shù)據(jù)

圖1 戊唑醇及其配合物的紅外光譜圖

金屬配合物的紅外光譜中三唑環(huán)骨架振動(dòng)特征吸收峰均有一定藍(lán)移，這表明配體戊唑醇中的三氮唑環(huán)上的氮原子參與了配位，由于位阻效應(yīng)，4位氮原子與過(guò)渡金屬離子形成配位鍵的可能性較大[7～9]。

2.2 元素分析及摩爾電導(dǎo)

表2為戊唑醇及其配合物的元素分析數(shù)據(jù)，C、H和N含量測(cè)試值與計(jì)算值吻合，與參考文獻(xiàn)數(shù)據(jù)一致[4,6,10]。根據(jù)元素分析數(shù)據(jù)，推測(cè)配合物組成分別為CuL2(CH3COO)2、CuL2SO4、ZnL2(CH3COO)2和ZnL2SO4。將配合物溶于DMF溶劑中配成1.0×10-3mol/L，在25 ℃時(shí)測(cè)得摩爾電導(dǎo)值分別為2.01、8.29、3.24和7.84，表明配合物為非電解質(zhì)，醋酸根離子和硫酸根離子處于配合物的內(nèi)界，參與配位[11]。

表2 配體及配合物元素分析數(shù)據(jù)和摩爾電導(dǎo)

2.4 熱失重分析

圖2為戊唑醇及其配合物的熱失重曲線圖，由圖2可知，戊唑醇失重只有一個(gè)階段，起于193 ℃，終于290 ℃，失重率100%。CuL2(CH3COO)2在150 ℃開始急劇失重，至350 ℃變緩，失重率84.72%，最終殘留物為CuO，殘?jiān)?.81%(理論值為9.98%)；CuL2SO4在195 ℃開始急劇失重，至310 ℃變緩，失重率83.02%，最終殘留物為CuO，殘?jiān)?.95%(理論值為10.26%)；ZnL2(CH3COO)2在195 ℃開始急劇失重，至330 ℃變緩，失重率80.26%，最終殘留物為ZnO，殘?jiān)?.55%(理論值為10.19%)；ZnL2SO4在195 ℃開始急劇失重，至340 ℃變緩，失重率77.63%，最終殘留物為ZnO，殘?jiān)?0.01%(理論值為10.42%)。

圖2 戊唑醇及其配合物的熱失重曲線圖

戊唑醇的熱分解溫度約215 ℃，半分解溫度約266 ℃。形成配合物后，CuL2(CH3COO)2的熱分解溫度下降至約165 ℃，熱穩(wěn)定性下降23.25%；ZnL2SO4的半分解溫度上升至約300 ℃，在266 ℃時(shí)，ZnL2SO4殘留較戊唑醇多28.64%，其半分解穩(wěn)定性提高12.78%；其余配合物的熱分解溫度和半分解溫度基本與戊唑醇一致。

2.5 抗霉菌活性測(cè)試

金屬鹽、戊唑醇及配合物對(duì)三種霉菌的抑菌率如表3和表4所示。由表3和表4可知，配合物對(duì)三種霉菌的抑菌率隨著濃度增大而增大，金屬鹽在相對(duì)高的濃度對(duì)菌種也有一定的抑菌效果，乙酸銅、硫酸銅、乙酸鋅和硫酸鋅在40 mg/L的濃度下對(duì)蠟葉芽枝霉的抑菌率分別為40.91%、36.36%、22.73%和18.18%，而戊唑醇及其配合物在4 mg/L的濃度下對(duì)蠟葉芽枝霉、桔青霉、黑曲霉的抑菌率均達(dá)100%。配合物對(duì)桔青霉的抑制作用有較大提升，在2 mg/L的濃度下，CuL2(CH3COO)2和CuL2SO4對(duì)桔青霉的抑菌率分別為同濃度下戊唑醇抑菌率的4倍和1.25倍，ZnL2(CH3COO)2和ZnL2SO4在0.5 mg/L的濃度下能達(dá)到100%抑菌率；配合物對(duì)蠟葉芽枝霉和黑曲霉的抑菌率無(wú)明顯增效。

表3 金屬鹽對(duì)三種霉菌的抑菌率

表4 戊唑醇及配合物對(duì)三種霉菌的抑菌率

3 結(jié)論

成功制備了戊唑醇乙酸銅配合物、戊唑醇硫酸銅配合物、戊唑醇乙酸鋅配合物和戊唑醇硫酸鋅配合物。熱重分析表明，形成配合物后，其熱穩(wěn)定性與戊唑醇相比有所變化，CuL2(CH3COO)2的熱穩(wěn)定性下降23.25%，ZnL2SO4的半分解穩(wěn)定性提高12.78%?？姑咕钚詫?shí)驗(yàn)表明，戊唑醇金屬配合物對(duì)桔青霉的抑殺作用有所增強(qiáng)，在2 mg/L的濃度下，CuL2(CH3COO)2、CuL2SO4對(duì)桔青霉的抑菌率分別為戊唑醇在同濃度下的抑菌率的2倍和1.25倍，ZnL2(CH3COO)2和ZnL2SO4在0.5 mg/L濃度下對(duì)桔青霉的抑制作用達(dá)100%，為戊唑醇在同濃度下的抑菌率的8倍，這為戊唑醇及其配合物的新應(yīng)用提供了參考。