一种2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物及其制备方法和应用

本发明涉及农业化学，尤其涉及一种2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物及其制备方法和应用。

背景技术：

1、2-氰基丙烯酸酯类杀菌剂是一类具有新颖作用机制的农用抗菌剂，其代表性品种氰烯菌酯（phenamacril）通过抑制病原菌肌球蛋白atp酶活性发挥杀菌作用，对由镰刀菌属（

fusarium）引起的多种植物病害，如小麦赤霉病、水稻恶苗病、棉花枯萎病等具有优异的防治效果，兼具保护和治疗作用，能够有效控制作物茎基腐、根腐及穗部坏死等病害的发生与蔓延。

2、然而，该类杀菌剂在实际应用与推广中仍面临若干亟待解决的技术瓶颈。首先，其杀菌谱过于狭窄，目前已知品种几乎仅对镰刀菌属病害高效，对稻瘟病菌、蠕孢类、链格孢属等农业生产中常见的其他重要病原真菌抑制活性较弱，严重制约了其适用范围和市场价值。其次，作为单一作用位点的杀菌剂，长期、大规模、单一使用不可避免地面临病原菌抗药性产生的风险，为该类药剂的可持续应用埋下隐患。因此，在保留其独特作用机制和低毒优势的前提下，通过化学结构改造获得具有广谱抗菌活性的新型2-氰基丙烯酸酯类衍生物，并筛选无交互抗性的替代药剂，已成为该领域研究的重点方向。

3、在合成技术方面，现有2-氰基-3-氨基丙烯酸酯母体结构的构建主要存在两种技术方案（

j. agric. food chem. 2025, 73, 20664-20674）。其一，以苯甲酸或苯甲醛为起始原料，经多步反应合成2-氰基-3-羟基-3-苯基丙烯酸酯中间体，再通过氯化反应制得2-氰基-3-氯-3-苯基丙烯酸乙酯，最后经氨化反应获得目标产物。该路线虽原料廉价易得，但工艺路径冗长、反应步骤繁多，尤其涉及氯化反应及溶剂回收等复杂后处理操作，导致目标产物总收率偏低，且对环境不友好。其二，以苯甲腈为原料，经亚胺盐酸盐中间体的两步反应制得产物，该方案工艺流程较短、设备效率较高，但芳香甲腈类原料成本高昂且不易获取，在实际生产中常因原料品质波动导致产率不稳定。其他合成路线的探索亦未能在产率与工艺可控性之间实现良好平衡，均未获得令人满意的综合效果。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物及其制备方法和应用，解决现有技术存在的上述问题。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物，结构式如下所示：

4、

5、其中，所述x选自芳基或杂芳基；所述芳基或杂芳基独立地为未被取代或被取代基取代；

6、所述r1选自c1~c6烷基；

7、所述环a选自内酰胺环和/或环状酰亚胺；所述内酰胺环选自β-内酰胺环、γ-内酰胺环、δ-内酰胺环、ε-内酰胺环中的一种或β-内酰胺环、γ-内酰胺环、δ-内酰胺环、ε-内酰胺环中的一种与苯环或杂芳环稠合形成的稠环内酰胺；所述环状酰亚胺为5~7元环或5~7元环与苯环或杂芳环稠合形成的稠环酰亚胺；所述苯环或杂芳环独立地为未被取代或被卤素取代。

8、作为优选，所述x中芳基选自苯基或萘基；

9、所述x中杂芳基选自吡啶基、嘧啶基、呋喃基、噻吩基、吡咯基、噻唑基、异噻唑基、噁唑基、异噁唑基、吡唑基、咪唑基、三唑基、吲哚基、苯并咪唑基或喹啉基。

10、作为优选，所述取代基选自氯、溴、氟、氨基、硝基、氰基、羟基、甲基、乙基、异丙基、三氟甲基、二氟甲基、单氟甲基、正丙基、甲氧基、乙氧基、酯基、芳香杂环基、苯基或取代苯基。

11、本发明还提供了一种2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物的制备方法，包括以下步骤：

12、（1）化合物i与化合物ii在微碱性有机环境下反应，得到中间体iii；

13、（2）中间体iii在碱性环境下继续反应，得到目标产物，即为所述的2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物；

14、其中，所述化合物i的结构式为；

15、所述化合物ii的结构式为；

16、所述中间体iii的结构式为；

17、化合物i、化合物ii和中间体iii中，所述x选自芳基或杂芳基；所述芳基或杂芳基独立地为未被取代或被取代基取代；

18、所述r1选自c1~c6烷基；

19、所述r2选自卤素；

20、所述环a选自内酰胺环和/或环状酰亚胺；所述内酰胺环选自β-内酰胺环、γ-内酰胺环、δ-内酰胺环、ε-内酰胺环中的一种或β-内酰胺环、γ-内酰胺环、δ-内酰胺环、ε-内酰胺环中的一种与苯环或杂芳环稠合形成的稠环内酰胺；所述环状酰亚胺为5~7元环或5~7元环与苯环或杂芳环稠合形成的稠环酰亚胺；所述苯环或杂芳环独立地为未被取代或被卤素取代。

21、作为优选，步骤（1）所述微碱性有机环境所用的碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸铯、碳酸氢钾、醋酸钠、醋酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、三乙胺、二异丙基乙胺中一种或多种。

22、作为优选，步骤（2）所述碱性环境所用的碱选自碳酸钠、碳酸钾、碳酸氢钠、碳酸铯、碳酸氢钾、醋酸钠、醋酸钾、磷酸钠、磷酸氢二钠、磷酸钾、三乙胺、二异丙基乙胺、叔丁醇钾、1,8-二氮杂双环[5.4.0]十一碳-7-烯、1,5-二氮杂双环[4.3.0]壬-5-烯、四丁基脲中一种或多种。

23、作为优选，步骤（1）所述微碱性有机环境所用的有机溶剂选自甲醇、乙醇、异丙醇、正丁醇、丙酮、苯、甲苯、二甲苯、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳、四氢呋喃、1,4-二氧六环、n,n-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈中一种或多种。

24、作为优选，步骤（1）所述反应的温度为0~90℃；所述化合物i、化合物ii的摩尔比为1:1~2；所述微碱性有机环境所用的碱的摩尔量为化合物i摩尔量的0~40%，且不为0。

25、作为优选，步骤（2）所述反应的温度为0~90℃；所述碱性环境所用的碱、中间体iii的摩尔比为0.5~4:1。

26、本发明还提供了一种2-氰基-3-环酰胺基丙烯酸酯类化合物作为杀菌剂在防治植物病原真菌所引起的病害中的应用。

27、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

28、（1）本发明目标化合物具有新颖的化学结构。

29、（2）本发明目标化合物可在弱碱至一般碱性的温和条件下，通过一锅法反应进行制备，反应过程副反应少，目标产物收率高、纯度高。

30、（3）本发明合成路线操作简便，无需使用氯化氢或高强度碱参与氯化步骤，且不涉及高温高压或其它严苛反应条件，全过程绿色环保。

31、（4）本发明所用原料来源广泛、制备容易、成本低廉；同时，相较于以芳香甲腈为底物的传统路线，本发明可利用种类更为丰富的芳香原料，显著拓宽了产物的结构多样性。

32、（5）本发明目标化合物表现出广谱的植物病原真菌抑制活性，如水稻稻瘟病菌（

magnaporthe oryzae）、水稻纹枯病菌（

rhizoctonia solani）、葡萄炭疽病菌（

colletotrichum gloeosporioides）、油菜菌核病菌（

sclerotinia sclerotiorum）等，可有效防治由多种植物病原真菌引发的植物病害，如小麦赤霉病、水稻纹枯病、番茄灰霉病、水稻稻瘟病、葡萄炭疽病、油菜菌核病、小麦散黑病、黄瓜枯萎病等，显著拓宽了2-氰基丙烯酸酯类化合物的杀菌谱，克服了现有品种防治对象单一的固有缺陷，在农业杀菌领域具有重要的应用价值和广阔的市场前景。