本发明涉及一种生物农药技术领域，具体涉及一种吩嗪-1-羧酸羧基衍生物及含其衍生物的杀菌组合物。
背景技术：
吩嗪-1-羧酸(Phenazine-1-carboxylic acid,PCA)是广泛存在于假单胞菌属(Pseudomonads)和链霉菌属(Streptomycetes)等微生物分泌物中的一个重要的微生物代谢产物，并具有广谱的医用杀菌活性以及抗肺癌和白血病活性。研究发现吩嗪-1-羧酸结构比较稳定，具有抗水稻纹枯病、西瓜枯萎病、辣椒疫病、小麦全蚀病、西瓜炭疽病、油菜菌核病等病原菌的广谱性农用抗菌活性，对人畜和环境无害，是研发绿色农药的理想化合物，经国家农药定名委员会正式定名为申嗪霉素，并已由上海农乐生物制品股份有限公司登记用于防治水稻纹枯病。
天然产物吩嗪-1-羧酸(PCA)具有独特的化学结构和优良的农用杀菌活性，是一种安全、高效、环境友好的微生物源绿色农药，但是吩嗪-1-羧酸几乎在所有的溶剂中溶解性都很差，在剂型加工方面难度较大，而且目前为止，基于吩嗪-1-羧酸(PCA)的结构改造和修饰来进行新农药创制的研究工作还很少。因此对吩嗪-1-羧酸进行合理的结构改造和修饰，改善其理化性质，使其更有利于农业使用，就显得非常有意义。
技术实现要素：
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种吩嗪-1-羧酸羧基衍生物及含其衍生物的杀菌组合物，可用于防治农作物病害。
为实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：一种吩嗪-1-羧酸羧基衍生物，其特征在于，所述吩嗪-1-羧酸羧基衍生物由如下通式(I)表示：
其中：R为含一个或多个饱和或不饱和烃基、烷氧亚甲基、含卤素甲基、氰乙基、酯基、醛基、羟甲基、羧酸甲酯基、酰胺基、酰肼基、胺甲基、甲腙基或酮基。
优选的，所述R为甲酰氯基、异丙基甲酰胺基、叔丁基甲酰肼基、甲酸异辛酯基、甲酸甲酯基、甲醇基、甲基、甲醛基、甲醇氯代丙酸酯基、氯甲基、甲氧甲基或异丙基氨基甲基。
可用下列表1中列出的化合物来说明本发明的吩嗪-1-羧酸羧基衍生物，但不限定本发明。
表1：化合物表
本发明还提供了一种含吩嗪-1-羧酸羧基衍生物的杀菌组合物，该杀菌组合物由组合物和载体组成，所述组合物为本发明通式(I)中的单一化合物或几种化合物的混合物。
本发明杀菌组合物中的载体系满足下述条件的物质：它与活性成分配制后便于施用于待处理的位点，例如可以是植物、种子或土壤；或者有利于贮存、运输或操作。载体可以是固体或液体，包括通常为气体但已压缩成液体的物质，通常在配制杀虫、杀菌组合物中所用的载体均可使用。
优选的，固体载体包括：天然或合成的粘土和硅酸盐，其中粘土中较佳为硅藻土、滑石、硅镁土或高岭土；硅酸盐中较佳为碳酸钙、硫酸钙、氧化硅、硅酸钙、硅酸铝、蒙脱石或云母；元素如碳或硫；天然的或合成的树脂如苯并呋喃树脂；聚氯乙烯和苯乙烯聚合物或共聚物；固体多氯苯酚；沥青；蜡如蜂蜡或石蜡。
优选的液体载体包括：水；醇类化合物如乙醇或异丙醇；酮类化合物如丙酮、甲基乙基酮、甲基异丙基酮或环己酮；醚；芳香烃化合物如苯、甲苯、二甲苯或溶剂油；石油馏分如煤油或矿物油；生物材油；通常，这些液体的混合物也是合适的。
杀虫杀菌组合物通常加工成浓缩物的形式并以此用于运输，在施用之前由使用者将其稀释。
优选的，所述载体中还可添加表面活性剂，少量表面活性剂的存在有助于稀释过程。
本发明还提供一种杀菌组合物的应用，上述记载的杀菌组合物可以为湿性粉剂、粉剂、颗粒剂、泡腾片剂、泡腾溶液、可乳化的浓缩剂、乳剂、悬浮浓缩剂、气雾剂或烟雾剂。
本发明还提供一种杀菌组合物的用途，本发明的杀菌组合物可作为杀虫、杀菌剂使用，可用于防治在各种作物上由卵菌纲、担子菌纲、子囊菌和半知菌等多种病菌引起的病害。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明的吩嗪-1-羧酸羧基衍生物及其杀菌组合物同时具有广谱的杀菌活性，可作为杀虫、杀菌剂使用，用于防治在各种作物上由卵菌纲、担子菌纲、子囊菌和半知菌等多种病菌引起的病害，且这些化合物具有很高的生物活性使得在很低的剂量下即可获得很好的杀菌效果。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细描述，本部分的描述仅是示范性和解释性，不应对本发明的保护范围有任何的限制作用。
本发明提供的部分吩嗪-1-羧酸羧基衍生物的合成路线如下：
下面以部分化合物为例，阐述本发明的吩嗪-1-羧酸羧基衍生物的合成方法。
实施例1
1)吩嗪-1-甲酰氯的合成：
于100mL单口反应瓶中加入2.25g(10.0mmol)吩嗪-1-羧酸，加入50mL二氯甲烷，搅拌下缓慢滴加5mL草酰氯，加入1～2滴DMF作催化剂，然后加热回流反应，至固体完全消失，继续回流反应2～3小时，于旋蒸仪上将溶剂脱干，加入少量甲苯溶解，再旋干，尽量将过量的二氯亚砜带干净，即可得到吩嗪-1-甲酰氯。
2)N-异丙基吩嗪-1-甲酰胺的合成：
于100mL三口瓶中加入异丙胺3.60g(60.0mmol)和二氯甲烷30mL冰水浴冷却至0～5℃，滴加实施例1中制备好的吩嗪-1-甲酰氯的二氯甲烷溶液，保温0～5℃反应2h后，撤去冰浴继续在室温下反应2h，点板监测，反应完全。将反应液转入分液漏斗中，用50mL二氯甲烷将烧瓶洗干净，转入分液漏斗，静止分层，有机层分别用10％的盐酸溶液50mL和50mL饱和Na2CO3溶液充分洗涤，静止分层，合并有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得粗品，用乙酸乙酯:二氯甲烷(1:1)重结晶，抽滤，烘干得黄色固体即制得，N-异丙基吩嗪-1-甲酰胺，其中收率为79.0％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ11.02(d,J＝4.5Hz,1H),9.01(dd,J＝7.2,1.4Hz,1H),8.38(dd,J＝8.6,1.4Hz,1H),8.29(dd,J＝7.6,2.2Hz,1H),8.19(dd,J＝7.6,2.2Hz,1H),7.97(dd,J＝8.6,7.2Hz,1H),7.96～7.88(m,2H),4.49～4.43(m,1H),1.47(d,J＝6.6Hz,6H).高分辨质谱HRMS计算值：C16H15N3O(M+H)+:266.1287,理论值：266.1288.
实施例2
N-叔丁基-N-吩嗪-1-甲酰肼的合成：
于100mL三口瓶中加入20％氢氧化钠溶液8.40g(42.0mmol)，冰水浴冷却至0～5℃，分批加入叔丁基肼盐酸盐5.20g(42.0mmol)和二氯甲烷30mL，待固体完全溶解后，同时滴加实施例1中制备好的吩嗪-1-甲酰氯的二氯甲烷溶液和10％氢氧化钠溶液6.00g(15.0mmol)，控制两者的滴加速度，使得两溶液同时滴加完毕后，保温0～5℃反应2h后，撤去冰浴继续在室温下反应2h，点板监测，反应完全。将反应液转入分液漏斗中，用50mL二氯甲烷将烧瓶洗干净，转入分液漏斗，静止分层，有机层用50mL饱和Na2CO3溶液充分洗涤，静止分层，有机层再用10％的盐酸溶液50mL萃取两次，合并酸性水层，加入饱和Na2CO3溶液调至ph﹥10，分别用50mL二氯甲烷萃取两次，合并有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂即可得较高纯度产品，再经乙醇水(1:1)溶液重结晶，抽滤，烘干得黄色固体，收率68.6％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ12.34(s,1H),8.96(dd,J＝7.2,1.1Hz,1H),8.37(dd,J＝8.6,1.1Hz,1H),8.30～8.20(m,1H),8.20～8.05(m,1H),7.96(dd,J＝8.6,7.2Hz,1H),7.94～7.86(m,2H),5.45(s,1H),1.32(s,9H).和高分辨质谱HRMS计算值：C17H18N4O(M+H)+:295.1553,理论值：295.1558.
实施例3
吩嗪-1-甲酸异辛酯的合成：
于100mL三口瓶中加入异辛醇3.90g(30.0mmol)、三乙胺1.55g(15.0mmol)和二氯甲烷30mL，冰水浴冷却至0～5℃，滴加实施例1中制备好的吩嗪-1-甲酰氯的二氯甲烷溶液，滴加完毕后，保温0～5℃反应2h后，撤去冰浴加热回流反应2h，点板监测，反应完全。将反应液转入分液漏斗中，用50mL二氯甲烷将烧瓶洗干净，转入分液漏斗，静止分层，有机层用50mL饱和Na2CO3溶液充分洗涤，静止分层，有机层分别用10％的盐酸溶液50mL和50mL饱和Na2CO3溶液充分洗涤，静止分层，合并有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得粗品，柱层析分离纯化，用乙酸乙酯:石油醚(1:6)淋洗，得黄色油状液体，收率85.3％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.38(dd,J＝8.7,0.9Hz,1H),8.36～8.29(m,1H),8.23(dd,J＝8.0,5.9Hz,2H),8.09～7.79(m,3H),4.50～4.42(m,2H),1.83～1.80(m,1H),1.69～1.27(m,8H),1.11～0.96(m,3H),0.93～0.89(m,3H).高分辨质谱HRMS计算值：C21H24N2O2(M+H)+:337.1911,理论值：337.1917.
实施例4
1)吩嗪-1-甲酸甲酯的合成：
于100mL三口瓶中加入甲醇30mL，冰水浴冷却至0～5℃，滴加实施例1中制备好的吩嗪-1-甲酰氯的二氯甲烷溶液，滴加完毕后，保温0～5℃反应2h后，撤去冰浴加热回流反应0.5h，点板监测，反应完全。脱溶剂，加入50mL二氯甲烷溶解，用饱和NaHCO3水溶液充分洗涤至水层pH值7～8，分出有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得吩嗪-1-甲酸甲酯，收率91.5％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.40(dd,J＝8.7,1.3Hz,1H),8.38～8.30(m,1H),8.28～8.20(m,2H),7.91～7.86(m,3H),4.13(s,3H).高分辨质谱HRMS计算值：C14H10N2O2(M+H)+:239.0815,理论值：239.0815.
2)吩嗪-1-甲醇的合成：
于100mL三口瓶中加入实施例5中制得的吩嗪-1-甲酸甲酯5.0g(20.0mmol)，加入50mL无水四氢呋喃，冰水浴冷却至-5～0℃，分批缓慢加入四氢铝锂1.2g(30.0mmol)，加料完毕后，去冰浴，保温室温下反应4小时，点板监测，反应完全。将反应液缓慢加入冰水中，用饱和氯化铵溶液调pH至5～6，分别用100mL氯仿萃取2遍，分出有机层，用1％的稀盐酸溶液30ml充分洗涤2遍，分出有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得吩嗪-1-甲醇粗品，用乙酸乙酯:二氯甲烷(4:1)重结晶，抽滤，烘干得黄色固体，收率73.1％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.26～8.22(m,2H),8.18(d,J＝8.7Hz,1H),7.87(p,J＝6.6Hz,2H),7.83～7.77(m,1H),7.74(d,J＝6.6Hz,1H),5.34(s,2H),4.47(s,1H).高分辨质谱HRMS计算值：C13H10N2O(M+H)+:211.0866,理论值：211.0864.
实施例5
1-甲基吩嗪的合成：
于100mL三口瓶中加入实施例5中制得的吩嗪-1-甲酸甲酯5.0g(20.0mmol)，50mL无水四氢呋喃，搅拌，加入1.5g(10.0mmol)三氯化铝作催化剂，冰水浴冷却至-5～0℃，分批缓慢加入四氢铝锂1.2g(30.0mmol)，加料完毕后，去冰浴，保温室温下反应4小时，点板监测，反应完全。将反应液缓慢加入冰水中，用饱和氯化铵溶液调pH至5～6，分别用100mL氯仿萃取2遍，分出有机层，用1％的稀盐酸溶液30mL充分洗涤2遍，分出有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得吩嗪-1-甲醇粗品，用乙酸乙酯:二氯甲烷(1:1)重结晶，抽滤，烘干得黄色固体即制得1-甲基吩嗪，收率86.0％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.31(dd,J＝5.6,4.1Hz,1H),8.25(dd,J＝5.6,4.1Hz,1H),8.10(d,J＝8.7Hz,1H),7.92～7.80(m,2H),7.80～7.71(m,1H),7.67(d,J＝6.6Hz,1H),2.95(s,3H).高分辨质谱HRMS计算值：C13H10N2(M+H)+:195.0917,理论值：195.0917.
实施例6
吩嗪-1-甲醛的合成：
于500mL三口瓶中加入吩嗪-1-甲醇4.2g(20.0mmol)，100mL丙酮，搅拌，水浴冷却至20～25℃，另取重铬酸钾7.5g(25.0mmol)用50mL20％H2SO4溶液溶解，缓慢滴加入反应瓶中，滴加完毕后，加热回流反应1小时，加入100mL乙酸乙酯和100mL水，分液，水层再用100mL乙酸乙酯萃取，合并乙酸乙酯层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得吩嗪-1-甲醛粗品，柱层析分离纯化，用乙酸乙酯:石油醚(1:1)淋洗，得黄色固体即制得吩嗪-1-甲醛，收率63.5％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ11.57(s,1H),8.53(d,J＝8.7Hz,1H),8.48(d,J＝6.9Hz,1H),8.34～8.29(m,1H),8.27(dd,J＝6.9,2.8Hz,1H),8.02～7.96(m,1H),7.95～7.89(m,2H).高分辨质谱HRMS计算值：C13H8N2O(M+H)+:209.0709，理论值：209.0711.
实施例7
吩嗪-1-甲醇-2-氯代丙酸酯的合成：
于100mL三口瓶中加入吩嗪-1-甲醇2.1g(10.0mmol)，三乙胺1.55g(15.0mmol)和二氯甲烷30mL，冰水浴冷却至0～5℃，滴加氯乙酰氯的二氯甲烷溶液，滴加完毕后，保温0～5℃反应2h后，撤去冰浴加热回流反应2h，点板监测，反应完全。将反应液转入分液漏斗中，用50mL二氯甲烷将烧瓶洗干净，转入分液漏斗，静止分层，有机层用50mL饱和NaHCO3溶液充分洗涤，静止分层，有机层分别用10％的盐酸溶液50mL和50mL饱和NaHCO3溶液充分洗涤，静止分层，合并有机层，用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得粗品，柱层析分离纯化，用乙酸乙酯:石油醚(1:3)淋洗，得黄色固体即制得吩嗪-1-甲醇-2-氯代丙酸酯，收率88.0％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.26～8.20(m,3H),7.89～7.81(m,4H),6.06(s,2H),4.54(q,J＝6.9Hz,1H),1.77(d,J＝6.9Hz,3H).高分辨质谱HRMS计算值：C16H13ClN2O2(M+H)+:301.0738,理论值：301.0744.
实施例8
1-氯甲基吩嗪的合成：
于100mL三口瓶中加入吩嗪-1-甲醇2.1g(10.0mmol)和二氯甲烷30mL，二氯亚砜5mL，加热回流反应2小时，点板监测，反应完全。将反应液转入分液漏斗中，用50mL二氯甲烷将烧瓶洗干净，转入分液漏斗，静止分层，有机层分别用50mL饱和Na2CO3溶液充分洗涤两遍，静止分层，有机层分用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得粗品，用乙酸乙酯:二氯甲烷(1:1)重结晶，抽滤，烘干得黄色固体即制得1-氯甲基吩嗪，收率92.3％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.31(dd,J＝7.2,2.7Hz,1H),8.24(dd,J＝14.1,6.7Hz,2H),7.99(d,J＝6.7Hz,1H),7.94～7.77(m,3H),5.47(s,2H).高分辨质谱HRMS计算值：C13H9ClN2(M+H)+:229.0527,理论值：229.0528.
实施例9
1-甲氧甲基吩嗪的合成：
于100mL三口瓶中加入甲醇钠1.1g(20.0mmol)和甲醇30mL，缓慢分批加入1-氯甲基吩嗪2.3g(10.0mmol)，加热回流反应2小时，点板监测，反应完全。脱溶剂，加入5％的盐酸溶液50mL和50mL二氯甲烷，转入分液漏斗中，用50mL二氯甲烷将烧瓶洗干净，转入分液漏斗，静止分层，有机层分别用50mL饱和NaHCO3溶液充分洗涤，静止分层，有机层分用无水硫酸钠干燥1小时，抽滤，滤液脱溶剂得粗品，用乙酸乙酯:二氯甲烷(3:1)重结晶，抽滤，烘干得黄色固体即制得1-甲氧甲基吩嗪，收率77.5％。核磁共振数据为1H NMR(600MHz,CDCl3):δ8.26～8.22(m,2H),8.16(d,J＝8.6Hz,1H),7.91(d,J＝6.6Hz,1H),7.85～7.81(m,3H),5.32(s,2H),3.64(s,3H).高分辨质谱HRMS计算值：C14H12N2O(M+H)+:225.1022,理论值：225.1024.
实施例10
N-异丙基氨基甲基吩嗪的合成：
于100mL三口瓶中加入异丙胺2.5g(40.0mmol)和甲醇30mL，缓慢分批加入1-氯甲基吩嗪2.3g(10.0mmol)，加热回流反应2小时，点板监测，反应完全。脱溶剂得粗品，柱层析分离纯化，用乙酸乙酯:石油醚(1:5)淋洗，得淡黄色固体即制得N-异丙基氨基甲基吩嗪，收率73.0％。核磁共振数据为1HNMR(600MHz,CDCl3):δ8.33～8.31(m,1H),8.29～8.27(m,2H),8.25(d,J＝10.2Hz,1H),7.93～7.90(m,2H),7.88～7.85(m,2H),4.93(s,2H),3.28～3.24(m,1H),1.74(s,1H),1.53(d,J＝6.6Hz,6H).高分辨质谱HRMS计算值：C17H19N3(M+H)+:266.1626,理论值：266.1623.
其他化合物参照上述实施例的方法合成。
杀菌活性的测定：
用本发明中部分化合物对多种真菌病害进行杀菌活性测试。
实验方法如下：化合物用丙酮或二氯甲烷或DMSO溶解制备成500μg/mL的母液。在无菌操作条件下，把配制好的500μg/mL母液用培养基稀释成50μg/mL的含毒培养基平板，实验设不含药剂处理的空白对照，各重复3次。
按照中华人民共和国农业行业标准(NY/T 1156.2-2006)，采用菌丝生长速率法进行测定。将培养好的各种病原菌，在无菌操作条件下用直径5mm的灭菌打孔器，自菌落边缘切取菌饼，用接种器将菌饼接种于含药平板中央，菌丝面向下，盖上皿盖，置于25℃培养箱中培养。
根据空白对照培养皿中菌落的生长情况调查病原菌菌丝生长情况，待空白对照中的菌落充分生长后，以十字交叉法测量各处理的菌落直径，采用下面公式计算菌落增长直径，取其平均值。
菌落增长直径＝菌落直径-菌饼直径
测定结果用下列方法计算，以空白对照菌落增长直径和药剂处理的菌落增长直径计算各药剂处理对各种病原菌的菌丝增长抑制率(参见下面公式)。
菌丝生长抑制率(％)＝[(对照菌落增长直径-药剂处理菌落增长直径)/空白对照菌落增长直径]×100
部分化合物测试结果如表2所示(其中化合物编号对应表1中的编号)：
表2：部分化合物的杀菌活性测试结果
其中，Rhizoctonia solani：立枯丝核菌；Fusarium graminearum：禾谷镰刀菌；Walnut root rot：核桃根腐病；Rhizoctonia solani Kühn：纹枯丝核菌；Sclerotinia sclerotiorum：核盘菌。
杀菌组合物的实施例(配方中各组份均为重量百分含量，化合物对应表1中的化合物)
实例11 65％可湿性粉剂
各组分混合在一起，在粉碎机中粉碎，直到颗粒达到标准。
实例12 50％乳油
将化合物26、PEO-10及乙氧基化甘油三酸酯溶于生物柴油中，得到透明的溶液。
实例13 40％的水悬浮剂
将化合物68与70％的应加入水量以及十二烷基苯磺酸钠在球磨机中粉碎，其他组分溶解在其余水中，搅拌加入，混合均匀得水悬浮剂。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明的技术范围作出任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明的技术方案范围内。