基于α-氨基酸导向的异噁唑啉类农药的合成及其输导性

Guided pesticide can reduce the application amount and improve the effective utilization of pesticide, which meets the demand of the government’s zero growth strategic plan in pesticides application amount. And guided pesticide is an important way to achieve the intelligence of pesticide. Since its idea has been put forward, a large amount of work has been done and encouraging progress has been made. However, the further development of guided pesticide has been restricted. One reason is that the variation of transport carrier and insecticidal component is lack of diversity. Isoxazoline derivatives have unique insecticide mode of action, and exert as inhibitors of γ-aminobutyric acid-gated chloride channels (GABACls) and L-glutamate-gated chloride channels (GluCls). Based on the idea of guided pesticide, and the design principles of pesticide molecules (e.g. bioisosterism, principle of bioactive substructure combination, etc.), this work is aiming at design and synthesis a series of functional isoxazoline derivatives mediated by α-amino acid. By means of investigating their insecticidal activities, directional translocations, and correlations of structure-activity and structure-guide, this work is expected to design of intelligent heterocyclic pesticides that have favorable insecticidal activity and accumulation in directional translocation, whereby it will provide fundamental basis for the intelligence of new eco-friendly pesticides.

导向农药可减少农药使用量、提高农药利用率，是实现农药智能化的重要途径，切合国家农药使用量零增长战略需求。导向农药的研究已取得较大进展，但其活性基团与导向载体的选择相对单一，是导向农药创制必须解决的问题。异噁唑啉类杀虫剂作用机理独特，是γ-氨基丁酸门控氯通道（GABACls）和L-谷氨酸门控氯通道（GluCls）的抑制剂。本研究根据导向农药理念，以异噁唑啉类杀虫剂为活性基团、α-氨基酸为导向载体，结合生物电子等排、活性亚结构拼接等农药分子设计原理，设计合成系列α-氨基酸-异噁唑啉衍生物；通过研究目标化合物的杀虫活性及其在烟草植株体内的定向输导性，探讨目标化合物的结构与杀虫活性及导向性之间的关系，以期构建兼具良好杀虫活性和定向输导性的新型杂环农药分子，为创制智能化新型环保型农药提供理论基础。

导向农药可减少农药使用量、提高农药利用率，是实现农药智能化的重要途径，切合国家农药使用量零增长战略需求。本研究根据导向农药理念，结合生物电子等排、活性亚结构拼接等农药分子设计原理，以对硝基苯甲醛为起始原料，通过Huisgen反应、氨基保护与脱保护等合成29个新型α-氨基酸-异噁唑啉衍生物，同时得到关键中间体41个。研究了所有目标化合物的波谱学性质及杀虫活性与输导性，并运用计算机辅助设计初步分析了目标化合物的结构与活性、输导性之间的关系。生物活性测定结果表明，在质量浓度100mg/L下，目标化合物对供试害虫小菜蛾表现出一定的杀虫活性（最高为86.7%），但总体不理想。相较而言，目标化合物对重大入侵害虫红火蚁具有较好的毒杀活性和延时起效作用，半数以上目标化合物的LC50低于100mg/L，其中3个低于10mg/L。输导性实验结果表明，目标化合物表现出一定的韧皮部输导性，其中化合物7r在植株上同时具有韧皮部和木质部的双向输导能力。构效关系表明，总体上在异噁唑啉5-位苯环一侧引入较大基团不利于提高杀虫活性，但空间位阻效应不是影响目标化合物输导性的主要因素，静电效应则对目标化合物输导性有一定影响。综上所述，本项目研究为农药向靶向化与智能化方向发展进一步提供了科学依据。