新颖农药先导噻唑烯腈类化合物的设计、合成及其优化研究

噻唑杂环化合物是当前绿色农药创制的热点之一，同时烯腈类化合物也因具有优良生物活性而在农药创制中得到广泛应用，噻唑烯腈类化合物是一类兼具两者结构特征的结构新颖的化合物，课题组前期研究结果表明其具有良好杀虫抑菌活性，具有潜在开发价值。本项目研究将以氰甲基噻唑环为先导，根据其分子结构特点运用亚活性结构拼接、生物电子等排等手段，设计合成系列噻唑烯腈类衍生物60-80个，并进行结构表征；采用创制农药生测SOP对合成的化合物进行杀虫杀菌活性测试；利用现代分子模型技术，系统研究其构效关系，在此基础上结合软件计算、分子模拟，参考经典杀虫杀菌剂的药效基团，继续设计合成新型噻唑烯腈衍生物20-30个，预期获得2-3个有发展潜力的高效活性化合物。研究一旦获得成功，可获得具有自主知识产权的结构新颖的噻唑烯腈类新农药或农药先导，为新农药创制提供理论和技术基础。

噻唑与苯并噻唑衍生物具有广谱的生物活性，如杀虫、杀菌、除草、抗病毒以及植物生长调节等活性，在新农药创制领域具有重要作用；同时烯腈类化合物也具有优良生物活性而在农药创制领域得到广泛应用。鉴于此，设计合成了一类兼具两者结构特征的结构新颖的噻唑丙烯腈类化合物。研究以氰甲基噻唑环为母体，分别与氯甲酸酯、异氰酸酯及酰氯反应得到3个系列58个噻唑丙烯腈类衍生物，在生物活性测试与构效关系研究基础上对部分高活性化合物进行结构修饰，继续合成23个羟基酯化的衍生物；所有81个新化合物结构均经1HNMR，MS、IR及元素分析表征确认；生测结果表明部分化合物具有良好杀虫抑菌及除草活性，比如250mg/L浓度下，化合物5d对蚕豆蚜抑制率为95%，5i对蚕豆蚜和棉红蜘蛛的抑制率分别为100%和98%；100 mg/L浓度下，3f和3h对炭疽病菌的抑制率在95%以上，5e对枯萎病菌抑制率为90.48%，5a对灰霉病菌抑制率为87.10%，化合物4m, 4o, 4p, 4q 和4i 对稗草抑制率超过70%。此外，本项目研究以苯并噻唑(酮)为先导，设计合成30个含苯并噻唑环的腙类化合物、15个N-取代苯基-苯并噻(噁)唑酮-3-甲酰胺类化合物、18个取代3-芳基-1,2,4-三氮唑并[3,4-b]苯并噻唑化合物、22个3-[(5-芳基-1,3,4-噁二唑-2-)甲基]苯并噻唑酮类化合物、30个苯并噻唑并三唑硫酮类化合物，上述115个化合物均未见文献报道，其结构经1H NMR，13C NMR，IR，MS、元素分析及X-ray单晶衍射确证。生测结果表明部分化合物具有良好杀虫抑菌或除草活性，比如500mg/L测试浓度下，含苯并噻唑环的腙类化合物3a和3b对红蜘蛛致死率分别达100%和97.92%，化合物4d、4f、4g、4i、4k和4m对水稻纹枯病菌的防效均大于90%；100 mg/L浓度下，3-[(5-芳基-1,3,4-噁二唑-2-)甲基]苯并噻唑酮类化合物4b，4d，4m对小麦的抑制活性达到100%。上述研究结果表明，所设计的噻唑丙烯腈类化合物以及苯并噻唑（酮）衍生物可作为结构新颖的农药先导进一步优化结构，具有深入研究的潜在价值。本项目研究目前所取得的阶段性成果已发表论文12篇，其中SCI收录论文9篇；申请国家发明专利6项，其中授权3项，其研究成果及经验可为后续相关领域的新农药创制提供理论和技术基础。