独脚金内酯和衍生物的合成及其在防治寄生杂草方面应用

The purpose of this peoject aims to develop a new effect synthetic method strigolactones and their analogues and new strategy of suicidal germination is based on the principle of applying germination stimulants in the soil to make the parasites germinate before sowing a crop to which they can attach. A new synthetic strategy of strigo-lactones will be constrcted including enantioselective allylation of aldehyde, transformation of lactone-ring, oxidation , ene- reaction in this synthetic sequence, The key step of the synthesis is a enantio-selective allylation of aldehydes with 3-bromomethyl-5H-furan-2-one,It can be directly lead to consecutive of A ,C-ring formation of α-methylene-γ-butyrolactone, this synthetic scheme also allows efficient access to many analogues of the CD, BCD ,ABCD-ring, or other combination structures. According with the structural modification and parasitic species tested, the structure- activity relationships will be evaluated and some high active germination stimulants will be confirmed used as germination stimulants of Parasitic weeds. This new weed control strategy for crop protection in the 21st century,not only has important theoretical significance, also has potential application.

本课题研究目的在于发展高效的合成独脚金内酯及其类似物新方法和发展利用自杀萌发原理控制恶性寄生杂草新策略。在本项目中，我们建立了一个全新高效合成独脚金内酯策略，在合成策略中包括了3-溴甲基-5H-呋喃-2-酮与醛对映选择性反应，内酯转移，氧化，以及ene反应作物主要合成步骤，其中最关键的一步是3-溴甲基-5H-呋喃-2-酮与醛对映选择性反应，直接一步构筑AC环，由此高效派生出大量CD，BCD，ABCD环的以及其他组合的衍生物。依据合成的独脚金内酯及其类似物和种子萌发试验，阐述这类物质构效关系，进一步确定可实际应用高活性寄生种子萌发促进剂，本项目发展的控制寄生杂草新策略，对于21世纪作物保护不仅具有重要学术意义，而且具备潜在的应用价值。

本项目发展了高效合成独脚金内酯构建策略包括一些关键中间体合成方法，主要包括利用3-溴甲基-5H-呋喃-2-酮与醛烯丙基化反应构筑C环α-亚甲基-γ-丁内酯结构单元，内酯环转移，再利用C-C键形成构筑B环，内酯端烯氧化。基于这些关键反应，我们实现采取模板反应分别开展了3-溴甲基-5H-呋喃-2-酮与醛烯丙基化反应构筑C环α-亚甲基-γ-丁内酯结构单元，在利用热力学控制实现了酸水解内酯环转移，通过Pummerer重排实现了端烯的氧化，进而合成了GR5，确定了该独脚金内酯类化合物的合成策略的可行性。成功将这些关键反应策略应用于Solaanacol和5-deoxystrgol，独脚金内脂GR-24合成。进而开展了该类化合物结构多样性研究，合成独脚金内脂衍生物100多个，通过对合成衍生物的寄生杂草列当种子萌发实验活性筛选，通过活性分子与蛋白受体D14对接，明确了构效关系，通过进一步优化结构和筛选活性确定了可实际应用的种子萌发剂，发现4个高活性化合物与商品G-24活性相当。 本项目发展的控制寄生杂草新策略，对于21世纪作物保护不仅具有重要学术意义，而且具备潜在的应用价值。