Mandipropamide

À la fin du XIX^e siècle, les réactions multicomposants ont été découvertes et ont été utilisées dans la synthèse de nombreux fongicides, tel que le mandipropamide, obtenu par le phénomène de dérivatisation[3].

Dans les années 1990, les laboratoires de recherches BASF et Bayer, anciennement American Cyanamid et Agrevo, ont publié des travaux sur des antifongiques. Leurs recherches sont quelque peu différentes mais ont toutes deux mené à la découverte du mandipropamide[2].

La vanilline peut servir comme molécule de départ pour la synthèse du mandipropamide. Celle-ci a été amenée à réagir avec différents composés, jusqu’à obtention d’une molécule de type formamide, possédant un groupe amide et un groupe propargyl[2]. Ces groupes augmentent l’efficacité fongicide du composé. De plus, lorsqu’il est substitué, le groupement phényle a également été vu comme un avantage, car celui-ci apporte de bon résultats biologiques. Les scientifiques ont alors cherché à améliorer le formamide en procédant à un ajout de phényle substitué, suivi d’une propargylation[3].

Ceci leur a finalement permis d’obtenir le mandipropamide, qui se révèle être efficace face à une majorité de maladies dues aux oomycètes, telles que Phytophtora infestans, Plasmopara viticola ou encore Pseudoperonospora cubensis[3].

Figure 1 : Synthèse du mandipropamide[2] - [4].

La synthèse du mandipropamide peut se faire par réaction multicomposants (MCR) qui fait intervenir la réaction de Passerini modifiée par Seebach[2] Sur la figure 1, les 4 étapes non-développées de cette réaction représentent le passage de la vanilline (1) au N‐{2‐[3‐methoxy‐4‐(prop‐2‐yn‐1‐ yloxy)phenyl]ethyl}formamide (2). Cette dernière molécule est ensuite obtenue par une réaction de Henry suivie d’une réduction, d’une formylation ainsi que d’une propargylation[4]. Le formamide (2) est déshydraté par le triphosgène pour former l’isonitrile en présence de 4-chlorobenzaldéhyde et de chlorure de titane, ce qui permet la formation de l’hydroxyamide (3). Celui-ci est alkylé par le bromure de propargyle via une catalyse par transfert de phase qui aboutit à la formation du mandipropamide (4)[2].

Néanmoins, la réaction de Passerini modifiée n’est pas applicable à l’échelle industrielle[2]. Bien qu’elle ait facilité la découverte du mandipropamide, cette voie de synthèse nécessite l’emploi de chlorure de titane qui est une substance corrosive, ainsi que de dichlorométhane comme solvant, considéré toxique pour l’environnement. Celle-ci engendrera la formation de produits toxiques, tels que des oxychlorures de titane solides, et créera une accumulation de déchets qu’il faudra éliminer par la suite. Pour y remédier, différentes améliorations de la réaction de Passerini ont été effectuées au cours des années. Autrement dit, ce sont des synthèses alternatives à cette réaction, pour la production industrielle. L’une d’elles est à privilégier, il s’agit de la plus récente à ce jour. Celle-ci nécessite notamment l’utilisation de chlorobenzène, qui est un solvant bien moins toxique pour l’environnement que ne l’est le dichlorométhane. De plus, aucune manipulation supplémentaire, telles que des extractions ou des purifications par chromatographie, sont à réaliser[2]. Toutefois, cette voie de synthèse ayant été créée récemment, nous manquons d'informations à son sujet pour le moment.

L’action d’un composé phytosanitaire est garantie par sa lipophilie et sa solubilité dans l’eau, lui permettant une bonne absorption par les feuilles des végétaux concernés. La lipophilie est caractérisée par le coefficient de partage P. Pour assurer la pénétration du composé au sein de la feuille, ce dernier doit avoir un log(P) environ compris entre -2 et 3[2]. En ce qui concerne la solubilité dans l’eau, plus celle- ci est élevée, et plus le composé est absorbé par les racines (risquant d’être davantage perdu dans le sol). Le mandipropamide remplit les conditions nécessaires à sa bonne propagation dans les végétaux, avec log(P)=3,2[1] et une solubilité dans l’eau plutôt faible (4,2 mg/L)[1].

Une fois propagé au sein de la plante, le mandipropamide ne pénètre pas directement dans la cellule des agents pathogènes, mais joue un rôle d’inhibiteur dans la synthèse de la cellulose des oomycètes au niveau de leur paroi cellulaire[5].

Le mandipropamide est principalement dégradé par photolyse et hydrolyse, mais aussi par biotransformation. Sa demi-vie dans le sol est comprise entre 1,3 et 5,7 semaines[1]. Les produits de dégradation du mandipropamide sont principalement des acides et du phénylpyrazole.

Réaction de photolyse

La photolyse du mandipropamide en solution aqueuse peut se dérouler selon la réaction photochimique suivante :

Figure 2 : Réaction de photolyse du mandipropamide[7]

La photolyse du mandipropamide peut se déclencher lorsque la substance est exposée à la lumière du soleil, les produits de dégradation dépendent de la durée et de l’intensité de l’exposition.

Réaction d'hydrolyse

Son hydrolyse peut se réaliser en milieu acide ou basique. L’hydrolyse acide implique l’attaque de l’atome d’azote de la fonction amide via le doublet non liant pour capter un proton (réaction acide/base), afin d'accroître l’électrophilicité du carbone. L’eau joue ensuite le rôle de nucléophile en attaquant le carbone de l’amide pour former un acide carboxylique et une amine. (figure 3)

Figure 3 : Réaction et mécanisme de l'hydrolyse acide du mandipropamide[7]

L’hydrolyse basique est similaire à celle de l’hydrolyse acide, la réaction étant catalysée par des ions hydroxydes plutôt que des ions hydronium (figure 4).

Figure 4 : Réaction et mécanisme de l'hydrolyse basique du mandipropamide[7]

Malgré sa forte efficacité, le mandipropamide n’est pas infaillible. En effet, certains mutants naturels du P. Viticola se sont développés au cours du temps, et résistent au mandipropamide[5]. Ainsi, il est intéressant de noter qu’il existe de nombreuses alternatives à ce fongicide. En effet, plusieurs molécules ayant un caractère anti-oomycètes sont développées et commercialisées.

En voici quelques exemples :

• Amides dérivés de l’acide mandélique et analogues[8]
• Imidazole et oxazolidinedione[9]
• Benzamide[10]
• Valinamide
• Cyanoimidazole[11]
• Thiazole carboxamide
• Pyrimidylamine

Les avantages de ces alternatives varient en fonction de la molécule spécifique, en général ils incluent une meilleure efficacité, une plus grande sélectivité pour certaines cultures, une faible toxicité, ou une réduction de l’impact environnemental.