基于天然皂素的含有手性甲基侧链昆虫信息素衍生物的合成与杀虫作用机理

Pheromone control of crop pests in line with the needs of the development of modern green agriculture, However, highly effective pests pheromones are not widely used due to the difficulty in synthesis. Using pheromone to control pest plays a very important role in "Integrated pest management--IPM". In this item, starting from a abandoned chiral byproduct in steroid industry, based on Compound library design-principles and Computational approaches, through FGI, carbon chain elongation, chiral seduction technology we plan to collectively synthesize the pheromone of Tribolium castaneum, Aonidiella citrina, Diabrotica virgifera and their derivatives. At the same time, we will perform the biological activities test and acticity mechanism of the chemical substances mentioned above. To be guided by 3D-QSAR and pharmacophore analysis, we will simplify and optimize the synthetic pheromone structures focus on confirming the pharmacophore, providing some theoritical and experimental evidences for the developing new generations of green pestcide.

昆虫信息素防控农作物害虫符合现代绿色农业发展需要，然而高效活性昆虫信息素因受限于合成难度未能广泛应用。利用昆虫信息素防控农作物虫害是“有害生物综合治理”的重要内容之一。本项目利用甾体皂甙元氧化降解衍生出的含有一个手性分子结构的天然手性试剂为原料，利用计算机辅助药物设计技术，结合活性天然产物结构的特性，通过组合合成和定向多样性导向有机合成，以及官能团转化、碳链延长、手性诱导等手段低成本的集成合成赤拟谷盗聚集信息素、谷斑皮蠹、黄圆蹄盾蚧等带有手性甲基侧链的昆虫信息素及其类似物，测定其生物活性与作用机制、研究其构效关系。在活性测定的基础上，进行三维定量结构与活性关系研究和药效基团分析，对信息素的结构进行简化与优化，以期为开发新型绿色农药提供理论和实验依据。

创制具有自主知识产权的绿色农药，是我们面临的一项迫切任务。采用昆虫性信息素进行害虫监测和防治具有高效、无毒、无污染、不伤害天敌昆虫等优点，符合现代绿色农业发展需要。高活性昆虫信息素因受限于合成难度较大与成本高尚未得到广泛应用，因此发展绿色、高效、实用的合成昆虫信息素集成合成技术，对于研发含有甲基侧链结构的激素类生物农药尤为迫切。. 本项目基于资源化学理念、C骨架构建与手性合成集成技术，完成了5个赤拟谷盗聚集信息素、3个桃潜叶蛾性信息素、1个黄星天牛性信息素(R,Z)-21-甲基-8-三十五碳烯、2个松叶峰性信息素(2S,3S,7S)-3,7-二甲基-2-十五醇乙酸酯和(2S,3S,7S)-3,7-二甲基-2-十五醇丙酸酯信息素等四类11个信息素的不对称全合成、结构表征与生物活性测定，筛选出2个高生物活性信息素合成产物。. 以赤拟谷盗聚集信息素为合成对象，采用无保护基策略，利用Wittig反应和Julia烯烃化反应构建C-C骨架；采用手性源法、Evans不对称烷基化构筑手性中心，探索了适合工业化生产的全新合成路线。以植物源甾体皂苷氧化降解副产物4R-甲基-δ-戊内酯为起始原料，以8步41%的总收率完成了桃潜叶蛾性信息素的全合成。以γ-丁内酯和1,11-十一烷二醇为原料，采用“C3+C5+C11”碳骨架构建策略，以10步34%的总收率完成了桃潜叶蛾性信息素的全合成。以廉价的γ-丁内酯为原料，通过Evans不对称烷基化构筑手性中心，用Wittig反应构建C-C骨架，以12步总收率17.5%完成合成。目标产物对桃潜叶蛾雄虫有着显著的引诱效果。以γ-丁内酯和1.11-十一烷二醇为原料，采用“C12+C5+C11+C8”碳骨架构建策略，通过(R)-4-苄基-2-噁唑酮诱导手性甲基化构筑手性中心，最终以线性10步、32%的总收率完成了黄星天牛性信息素的全合成。本研究解决了手性原料合成中步骤繁琐，拆分困难，收率低的问题，具有较高收率、易于操作、碳原子经济、竞争成本较低等优势。采用“C11+C5+C1+C2/C3”碳骨架构建策略，在保持原料的手性碳构型的前提下，以11步25%的产率完成了松叶峰性信息素(2S,3S,7S)-3,7-二甲基十五烷-2-醇乙酸酯和丙酸酯的不对称全合成，该法收率较高。