許展博，廖先駿，趙莉藺，陳 立，李 薇，陳增龍*

(1.中國(guó)科學(xué)院動(dòng)物研究所農(nóng)業(yè)蟲(chóng)害鼠害綜合治理研究國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100101；2.河北大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北 保定 071002；3.農(nóng)業(yè)農(nóng)村部農(nóng)藥檢定所，北京 100125)

20世紀(jì)70年代三唑類殺菌劑開(kāi)始投入農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有1，2，4-三唑環(huán)基團(tuán)，主要通過(guò)抑制病原菌細(xì)胞膜的C14脫甲基甾醇的合成而致使細(xì)胞死亡[1]。已相繼研發(fā)的三唑類殺菌劑有三唑酮、三唑醇、雙苯三唑醇、丙環(huán)唑、三環(huán)唑、氟硅唑等。三唑類殺菌劑具有內(nèi)吸功能和保護(hù)、治療作用，因而被廣泛用于由子囊菌、擔(dān)子菌等真菌引起的白粉病、銹病等病害的防治[2]，先后登記在蔬菜、谷類、果樹(shù)等多種作物。然而，由于病菌抗性問(wèn)題，傳統(tǒng)三唑類殺菌劑的殺菌效果不斷下降，據(jù)2011～2019年的田間測(cè)評(píng)統(tǒng)計(jì)，氟環(huán)唑、苯醚甲環(huán)唑、戊唑醇和丙環(huán)唑?qū)π←溔~枯病菌(Zymoseptoriatritici)的殺菌效果分別從91%、81%、62%和66%下降至36%、56%、23%和24%，其中，氟環(huán)唑尤為顯著[1]。還有研究指出，戊唑醇對(duì)于水生環(huán)境以及多種非靶標(biāo)水生生物的安全存在威脅，并會(huì)對(duì)其產(chǎn)生長(zhǎng)期的負(fù)面影響，如當(dāng)戊唑醇濃度僅為1 mM時(shí)，就可對(duì)斑馬魚的胚胎發(fā)育產(chǎn)生致死，致畸和抑制發(fā)育等不良影響。還會(huì)誘導(dǎo)鯉魚產(chǎn)生顯著地抗氧化反應(yīng)，顯著降低鉤蝦的攝食率，干擾大型溞的能量代謝，影響大型溞的攝食，顯著性的降低大型溞體內(nèi)的脂肪，糖原，和蛋白質(zhì)儲(chǔ)備等[3]。美國(guó)環(huán)保署(EPA)也已將烯效唑、己唑醇、戊唑醇、丙環(huán)唑和氟環(huán)唑傳統(tǒng)三唑類殺菌劑列入可能的人類致癌物名單[4]。上述科學(xué)問(wèn)題使三唑類殺菌劑面臨禁用，開(kāi)發(fā)新型三唑類殺菌劑具有舉足輕重的意義。

伊芬三氟康唑(ipfentrifluconazole)是近年由巴斯夫研發(fā)的新型三唑類殺菌劑。化學(xué)名稱為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號(hào)為1417782-08-1，分子式為C20H19ClF3N3O2，分子質(zhì)量為425.8。包含一個(gè)不對(duì)稱手性碳(C)原子，由一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體組成，結(jié)構(gòu)式(圖1)。伊芬三氟康唑目前正在登記階段，已有研究集中在化學(xué)合成、藥效評(píng)價(jià)和分析方法學(xué)等方面，多農(nóng)藥復(fù)配研究中也取得一定進(jìn)展，通過(guò)優(yōu)化殺菌劑的復(fù)配比例，從而提高對(duì)不同病菌的毒性。例如含有苯并烯氟菌唑的農(nóng)藥組合物中，伊芬三氟康唑和苯并烯氟菌唑的優(yōu)選配比為5%～70%[5]。伊芬三氟康唑與氟唑菌酰氫胺配比在1∶30～30∶1時(shí)，對(duì)黃瓜白粉病菌，香蕉葉斑病菌，小麥赤霉病菌的共毒系數(shù)均>170[6]。含伊芬三氟康唑和春雷霉素的殺菌組合物中，配比為7∶5時(shí)對(duì)水稻稻瘟病的共毒系數(shù)為186.78，增效作用最顯著[7]。此外，因伊芬三氟康唑具有手性特征，進(jìn)入生物體或生態(tài)環(huán)境后，其對(duì)映異構(gòu)體會(huì)與氨基酸、蛋白質(zhì)等生物大分子發(fā)生特異性結(jié)合，進(jìn)而產(chǎn)生選擇性差異。

圖1 伊芬三氟康唑分子結(jié)構(gòu)式

本文綜合國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展，重點(diǎn)從化學(xué)合成、生物活性、分析方法三個(gè)方面對(duì)新型三唑類殺菌劑伊芬三氟康唑進(jìn)行綜述，旨在為探究其在農(nóng)業(yè)系統(tǒng)中的環(huán)境行為、生態(tài)毒理，以及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供科學(xué)參考。

1 化學(xué)合成

目前伊芬三氟康唑的合成方法主要是化學(xué)合成法(圖2)，合成路線是以溴-4-(4-氯苯氧基)-5-(三氟甲基)苯為起始原料經(jīng)?；?，環(huán)氧化，開(kāi)環(huán)取代三步反應(yīng)得到反應(yīng)產(chǎn)物。反應(yīng)步驟如下：

圖2 伊芬三氟康唑的化學(xué)合成路線

步驟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)苯和丙酰氯在四氫呋喃中發(fā)生?；磻?yīng)，得到中間體1-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]丙酮。

步驟2：2-[4-(4-氯苯氧基)-2-三氟甲基苯基]-3-異丙基環(huán)氧乙烷合成。通過(guò)Corey-Chaykovsky反應(yīng)制備環(huán)氧乙烷。

步驟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-異丙基環(huán)氧乙烷在堿性條件下，與 1，2，4-三氮唑發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)得到伊芬三氟康唑。

化學(xué)結(jié)構(gòu)解析指出，伊芬三氟康唑與已登記的氯氟醚菌唑僅存在甲基和異丙基之別[6]，均作為傳統(tǒng)三唑類殺菌劑有效的替代品種，以期能夠緩解日益增強(qiáng)的靶標(biāo)抗藥性和生態(tài)高暴露風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)，伊芬三氟康唑外消旋體具有手性碳原子，包含2個(gè)對(duì)映異構(gòu)體，這在后續(xù)的生物活性評(píng)價(jià)、環(huán)境行為表征，以及手性農(nóng)藥不對(duì)稱合成研究中需重點(diǎn)關(guān)注[1]。

2 生物活性

伊芬三氟康唑的作用機(jī)理是抑制病菌麥角甾醇的生物合成，使菌體細(xì)胞膜功能受到破壞，因而抑制或干擾菌體附著胞及吸器的發(fā)育、菌絲和孢子的形成[5]。伊芬三氟康唑的田間藥效(表1)。其中，對(duì)番茄灰霉病菌的抑制中濃度(EC50)為0.43 μg/mL，對(duì)黃瓜白粉病菌的EC50為1.17 μg/mL，毒力系數(shù)(ATI)均達(dá)到100。對(duì)小麥赤霉病菌的EC50為0.53 μg/mL，ATI為60.38。對(duì)香蕉葉斑病菌的EC50和ATI分別為0.41 μg/mL和56.098[8]。對(duì)瓜類白粉病菌的EC50和ATI分別為7.42 μg/mL和41.105[7]。田間藥效活性實(shí)驗(yàn)結(jié)果(表1)[8]。

伊芬三氟康唑和其他殺菌作物復(fù)配能夠顯著提高田間防效，研究指出復(fù)配后農(nóng)藥的速效性和持效性均高于伊芬三氟康唑單劑，田間藥效活性顯著提高，高達(dá)80%。通過(guò)與氟吡菌酰胺按質(zhì)量比1∶50～50∶1混配時(shí)，對(duì)番茄灰霉病菌和小麥赤霉病有增效作用，其中配比在20∶1～1∶20時(shí)增效作用最顯著，共毒系數(shù)>160[8]。

可見(jiàn)，伊芬三氟康唑無(wú)論是室內(nèi)毒力測(cè)定和田間藥效活性均體現(xiàn)出優(yōu)異的效果，在此基礎(chǔ)上進(jìn)一步應(yīng)用復(fù)配并優(yōu)化配比，能夠獲得更好的協(xié)同殺菌作用。這不僅提高了殺菌效率，擴(kuò)大了殺菌譜，還能夠降低農(nóng)藥使用量，促進(jìn)農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。

表1 伊芬三氟康唑田間藥效匯總

3 分析方法

已有研究通過(guò)超高效液相色譜-串聯(lián)三重四級(jí)桿質(zhì)譜(UPLC-MS/MS)結(jié)合多壁碳納米管(MWCNTs)分散萃取凈化，建立了動(dòng)植物源基質(zhì)中伊芬三氟康唑的痕量分析方法。首先，樣本前處理基于改良QuEChERS法，通過(guò)高通量組織研磨提高靶標(biāo)農(nóng)藥的提取效率，并采用帶有多壁碳納米材料高效去除基質(zhì)中的色素和其他干擾物。其次，基于纖維素-三-(4-氯-3-甲基苯基氨基甲酸酯)手性固定相，在電噴霧電離源正模式，多反應(yīng)監(jiān)測(cè)(MRM)模式下，定性和定量離子分別為m/z 426.2→70.0和426.2→275.1，實(shí)現(xiàn)了7 min內(nèi)快速分離伊芬三氟康唑?qū)τ丑w，定量限為5 μg/kg。研究發(fā)現(xiàn)，相比于流動(dòng)相甲醇/水，乙腈/水能夠獲得更好分離效果，且乙腈比例為65%(v/v)時(shí)最佳。通過(guò)探究不同溫度20～45℃(遞增5°C)對(duì)伊芬三氟康唑手性拆分性能的影響，發(fā)現(xiàn)30℃時(shí)的分離效果最佳。同時(shí)，確定了兩對(duì)映異構(gòu)體的洗脫順序?yàn)?+)-伊芬三氟康唑和(-)-伊芬三氟康唑。平均回收率和相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差分別為78.1%～89.5%和1.3%～4.7%[9]。

當(dāng)前關(guān)于伊芬三氟康唑的方法學(xué)研究還比較欠缺，特別是具有實(shí)時(shí)、快速和高靈敏兼?zhèn)涞姆治龇椒ǜ乾F(xiàn)代農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中所亟需的；建議后續(xù)研究以此為基礎(chǔ)，加強(qiáng)多作物、多條件、多模式下伊芬三氟康唑的痕量追蹤技術(shù)研發(fā)，這也是探究其環(huán)境行為特征與健康風(fēng)險(xiǎn)表征的基礎(chǔ)。

4 未來(lái)展望

伊芬三氟康唑以溴-4-(4-氯苯氧基)-5-(三氟甲基)苯為起始原料，經(jīng)?；?、環(huán)氧化和開(kāi)環(huán)取代三步化學(xué)反應(yīng)獲得。通過(guò)抑制病菌麥角甾醇的生物合成，對(duì)赤霉病、葉斑病等田間防效高；加之優(yōu)化與其他殺菌劑的復(fù)配系數(shù)，能夠有效提高殺菌效果。UPLC-MS/MS結(jié)合分散固相萃取法可痕量追蹤動(dòng)植物樣本中伊芬三氟康唑，對(duì)于其環(huán)境行為，特別是代謝通路方面的研究至關(guān)重要。值得關(guān)注的是，伊芬三氟康唑化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有1個(gè)手性中心，包含一對(duì)對(duì)映異構(gòu)體，進(jìn)一步從手性水平研究其立體選擇性差異將是未來(lái)研究的重點(diǎn)方向。