[发明专利]一种合成申嗪霉素方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种微生物源农药申嗪霉素的合成方法，具体涉及一种吩嗪-1-羧酸的合成方法。在合成吩嗪-1-羧酸时，具体涉及成环，氧化，取代，水解反应。

技术背景

1996年，上海交通大学生命科学技术学院的研究人员着手开展生物农药研究。1997年，上海交通大学从上海郊区甜瓜根际周围的土壤中，分离到一株对多种植物病原菌具有强大广谱抑菌作用的荧光假单胞菌株M18(该菌株已经获得国家发明专利，专利号：ZL 0011985712)。

进一步研究发现，促生拮抗菌M18防治植物病害的主要活性成分是吩嗪-1-羧酸(结构如下图所示)，从促生拮抗菌M18的发酵液中提取吩嗪-1-羧酸，利用活性成分而不是活菌对农作物病害的防治效果相同。

申嗪霉素(M18)是一种高效、低毒、作用机制新颖、与环境相容性好的生物抗菌剂，其能有效控制真菌性根腐和茎腐病。主要用于防治黄瓜和西瓜的枯萎病、甜瓜的蔓枯病、辣椒的根腐病等。多年来，经盆栽和多地小区药效试验，申嗪霉素使用浓度0.001％时，对枯萎性根腐和茎腐病害的防治效果可达80％以上。根据农业部的安排，在海南省、上海市进行了防治西瓜枯萎病的田间药效试验，在海南省、甘肃省进行了防治辣椒枯萎病的田间药效试验，随后又在湖北、四川、江西和广西等地进行试验，均取得了很好的效果，并且药效均明显好于对照的井冈霉素。由此可见申嗪霉素防病效果明显优于国内外同类产品，能有效替代国外进口产品。目前在上海、江苏、江西和湖南等地推广应用500万亩次以上，避免经济损失5亿元。随着申嗪霉素的推广，它的市场会越来越大，需求也越来越大。

但是利用野生型促生拮抗菌株M18，发酵生产申嗪霉素的产量仅为每升200-300毫升，活性成分的生产成本太高，不具备在农业生产中应用的价值。近年来，已运用分子生物学的技术，获得了M18衍生菌株M18G，使其发酵效价提高至每升1500-1700毫克左右。上海交通大学许煜泉课题组提供了利用促生拮抗菌M18衍生菌株M18G和M18R的代谢产物制备杀菌剂的方法，防治上也取得了显著成就。此后该课题组又提供了一种利用工程菌株M18G携带质粒pME6032PHz生产申嗪霉素的方法，使申嗪霉素的产量提高到了5700-6600毫克的水平。

尽管生物合成方法具有绿色环保的合成方法，然而，在研究中发现，生物培养方法需要适宜的环境条件(包括温度、水分、光照、pH等)，生物农药的工业发酵，或者是从生物体直接分离提取，成本相对较高，条件苛刻，不利于产业化发展。因此开发高效、低成本、环境友好的生产申嗪霉素的技术具有重要的经济效益和社会效益。因而，我们对化学合成法合成申嗪霉素进行了研究。

Rewcastle.Gordon W等于1987年报道了吩嗪-1-羧酸的合成方法(J.Med.Chem，1987，30，843-851；Synthetic Communications，1987，17(10)，1171-1179)，他们的合成路线主要是以下两条：

路线一：

路线一中原料2-溴-3-硝基苯甲酸成本昂贵，并且各步反应产率都不高，原料难以回收，产物分离都需要柱层析，不适合工业化生产。

路线二：

路线二中第二步产率较低，条件苛刻，也不适合工业化生产。

J.S.Morley于1952年报道了用邻苯二酚，邻苯二胺在高温熔融下生成5，10-二氢吩嗪，然后高温下与氧气反应氧化成吩嗪的反应(J.Chem.Soc，1952，4008-4014)。Punam Giri等进一步对5，10-二氢吩嗪及其衍生物的合成方法进行了研究，并于2001年申请了美国专利US6242602B1。

本发明用邻苯二酚，2，3-二氨基甲苯，氯气等这些常用原料，成本较低，其合成路线如下式：

本发明第一步，在氮气保护下，邻苯二酚与2，3-二氨基甲苯，熔融状态下反应，此反应不需要溶剂，降低生成成本。并且此反应选择性强，副反应很少，而且未反应的原料会从冷水中析出，干燥后可继续投入下次生成。该反应选择性高，原料易回收，降低了生产成本。

本发明第二步，反应操作简单，只需将1-甲基-5，10-二氢吩嗪置于反应釜，在加热情况下，往反应釜鼓入干燥空气，搅拌数小时，使其充分氧化，得到的固体即是产物1-甲苯吩嗪，转化率很高，无需提纯，即可进入下一步生产。