ОТКРЫТИЕ 4-НИТРОПИРАЗОЛИН-5-ОНОВ В КАЧЕСТВЕ НОВОГО ЛЕГКОДОСТУПНОГО СТРУКТУРНОГО КЛАССА ФУНГИЦИДОВ ДЛЯ ЗАЩИТЫ РАСТЕНИЙ

А.С. Будников, И.Б. Крылов, М.И. Шевченко, А.И. Иловайский, А.О. Терентьев

Аннотация


Разработка новых видов фунгицидов для сельского хозяйства и медицины необходима из-за повышения резистентности грибов к часто используемым соединениям. В качестве нового структурного класса фунгицидов нами были предложены 4-нитропиразолин-5-оны (нитропиразолоны, НПЗ) и разработан первый масштабируемый и практически применимый метод синтеза НПЗ, позволяющий получать их в мультиграммовых количествах без необходимости в дальнейшей очистке. Синтезированные НПЗ показали высокую фунгицидную активность в отношении широкого спектра фитопатогенных грибов (Venturia inaequalis, Rhizoctonia solani, Fusarium oxysporum, Fusarium moniliforme, Bipolaris sorokiniana, Sclerotinia sclerotiorum). По ингибированию роста мицелия они сравнимы или превосходят крезоксим-метил – широко применяемый и доступный фунгицид. Активность in vitro в отношении S. aureus, C. albicans и A. niger показала, что НПЗ перспективны против патогенов человека. Ключевыми для проявления их высокой фунгицидной активности являются ароматический заместитель у атома N1 и малые заместители, такие как метильные, в положениях С3 и С4 пиразолонового цикла.

Ключевые слова


нитрование, пиразолин-5-оны, фунгициды, защита растений, диоксид азота.

Полный текст:

PDF

Литература


1. Brauer VS, Rezende CP, Pessoni AM et. al. Antifungal agents in agriculture: Friends and foes of public health. Biomolecules 2019;9(10):521.

2. Oerke E-C. Crop losses to pests. J Agric Sci. 2006;144(1):31-43.

3. Fisher MC, Henk D.A, Briggs CJ et al. Emerging fungal threats to animal, plant and ecosystem health. Nature, 2012;484(7393):86-94.

4. Tleuova AB, Wielogorska E, Talluri VSSLP et al. Recent advances and remaining barriers to producing novel formulations of fungicides for safe and sustainable agriculture. J Controlled Release. 2020;326:468-481.

5. Strange RN, Scott PR. Plant disease: a threat to global food security. Annu Rev Phytopathol. 2005;43(1):83-116.

6. Bennett JW, Klich M. Mycotoxins. Clin Microbiol Rev. 2003;16(3);497-516.

7. Richard J L. Some major mycotoxins and their mycotoxicoses—an overview. Int J Food Microbiol. 2007;119(1–2):3-10.

8. Luo Y, Liu X, Li J. Updating techniques on controlling mycotoxins - a review. Food Control. 2018;89:123-32.

9. De Ruyck K, De Boevre M, Huybrechts I, De Saeger S. Dietary mycotoxins, co-exposure, and carcinogenesis in humans: short review. Mutat Res. 2015;766:32-41.

10. Debegnach F, Patriarca S, Brera C, et al. Ergot alkaloids in wheat and rye derived products in Italy. Foods. 2019;8(5):150.

11. Ingenbleek L, Sulyok M, Adegboye A, et al. Regional Sub-Saharan Africa total diet study in Benin, Cameroon, Mali and Nigeria reveals the presence of 164 mycotoxins and other secondary metabolites in foods. Toxins. 2019;11(1):54.

12. Strosnider H, Azziz-Baumgartner E, Banziger M, et al. Workgroup report: public health strategies for reducing aflatoxin exposure in developing Countries. Environ Health Perspect. 2006;114(12):1898-903.

13. Cooper J, Dobson H. The benefits of pesticides to mankind and the environment. Crop Prot. 2007;26(9):1337-48.

14. Lesemann SS, Schimpke S, Dunemann F, Deising HB. Mitochondrial heteroplasmy for the cytochrome b gene controls the level of strobilurin resistance in the apple powdery mildew pungus Podosphaera leucotricha (Ell. & Ev.) E.S. Salmon. J Plant Dis Prot. 2006;113(6):259-66.

15. Baibakova EV, Nefedjeva EE, Suska-Malawska M, Wilk M, Sevriukova GA, Zheltobriukhov VF. Modern fungicides: mechanisms of action, fungal resistance and phytotoxic effects. Annu Res Rev Biol. 2019:1-16.

16. Lucas JA, Hawkins NJ, Fraaije BA. The evolution of fungicide resistance. Adv Applied Microbiol. 2015; 90:29-92.

17. Zhang Y, Lorsbach BA, Castetter S, et al. Physicochemical property guidelines for modern agrochemicals. Pest Manag Sci. 2018;74:1979-91.

18. Ishii H, Hollomon DW, Eds. Fungicide Resistance in Plant Pathogens. Tokyo: Springer Japan; 2015.

19. Jeschke P. Progress of modern agricultural chemistry and future prospects. Pest Manag Sci. 2016;72(3):433-55.

20. Myung K, Klittich CJR. Can agricultural fungicides accelerate the discovery of human antifungal drugs? Drug Discov Today. 2015;20:7-10.

21. Jampilek J. Potential of agricultural fungicides for antifungal drug discovery. Expert Opin Drug Discov. 2016;11(1):1-9.

22. Roilides E, Iosifidis E. Acquired resistance in fungi: how large is the problem? Clin Microbiol Infect. 2019;25(7):790-1.

23. Blokhina SV, Sharapova AV, Ol’khovich MV, Doroshenko IA, Levshin IB, Perlovich GL. Synthesis and antifungal activity of new hybrids thiazolo4,5-dpyrimidines with (1H-1,2,4)triazole. Bioorg Med Chem Lett. 2021;40:127944.

24. Yang Y-D, He Y-H, Ma K-Y, et al. design and discovery of novel antifungal quinoline derivatives with acylhydrazide as a promising pharmacophore. J Agric Food Chem. 2021;69(30):8347-57.

25. Xia D, Cheng X, Liu X, et al. Discovery of novel pyrazole carboxylate derivatives containing thiazole as potential fungicides. J Agric Food Chem. 2021;69(30):8358-65.

26. Wang W, Li Z, Gao W, et al. Design, synthesis, and evaluation of novel isothiazole-purines as a pyruvate kinase-based fungicidal lead compound. J Agric Food Chem. 2021: acs.jafc.1c01651.

27. Long Z-Q, Yang L-L, Zhang J-R, et al. Fabrication of versatile pyrazole hydrazide derivatives bearing a 1,3,4-oxadiazole core as multipurpose agricultural chemicals against plant fungal, oomycete, and bacterial diseases. J Agric Food Chem. 2021;69(30):8380-93.

28. Obydennov KL, Kalinina TA, Galieva NA, Beryozkina TV, Zhang Y, Fan Z, Glukhareva TV, Bakulev VA. Synthesis, fungicidal activity, and molecular docking of 2-acylamino and 2-thioacylamino derivatives of 1 H-benzodimidazoles as anti-tubulin agents. J Agric Food Chem. 2021;69(40):12048-62.

29. Krylov IB, Budnikov AS, Lopat’eva ER, Nikishin GI, Terent’ev AO. Mild nitration of pyrazolin-5-ones by a combination of Fe(NO3)3 and NaNO2: discovery of a new readily available class of fungicides, 4-nitropyrazolin-5-ones. Chem Eur J. 2019;25(23):592233.

30. Kirk-Othmer Encyclopedia of Chemical Technology, 1st ed. John Wiley & Sons; 2000.

31. Dehne H-W, ed. Modern Fungicides and Antifungal Compounds VI: Proc 16th Int Reinhardsbrunn Symp April 25-29 2010 Friedrichroda Germany. Braunschweig: Spectrum Phytomedizin DPG: 2011.




© ФОНД НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ "XXI ВЕК"