新型硝基六元单环氮杂分子先导结构及作用靶标的发现与研究

In this project novel nitro six-membered heterocycles containing nitrogen are designed and synthesized by selecting self-designed and synthesized fungicidal A11053 and A10073 as lead molecules with Modern Drug Molecular Design and Synthetic Chemistry combination of drug metabolism and activity prediction software and established QSAR model, based on analogue synthesis, random synthesis and intermediates derived ideas, the use of bioisosterism and oriented synthesis. The bioassay and structure-activity relationship of the synthesized compounds are studied. Compounds are selected for the first stage toxicity test based on the results of greenhouse and field efficacy verification tests of highly active compounds. The candidate compound with further development prospects is put forward after the comprehensive evaluation among toxicity, efficacy and cost. Fungicidal mode of action and mechanism of action of A11053 are studied through biological determination and physiological and biochemical methods. A11053 is selected as the probe molecule and stained by click chemistry method, its patterns of behavior and site of action are observed by electron microscopy, and its target of action is cleared initially after studying the target - probe molecules - fluorophore complex. It is hoped that through this project the novel structure of drug candidates and the specific target of action would be found.

本项目选择自主设计并合成具杀菌等活性的全新硝基吡啶分子A11053和A10073为先导，利用现代药物分子设计学与合成化学，结合药物代谢与活性预测软件及已建立的构效关系模型，根据类同合成、随机合成和中间体衍生化思路，运用生物电子等排等原理设计新型硝基六元单环氮杂分子；采用导向合成等方法合成新化合物，并对其进行系统的生物活性测定和构效关系研究；对高活性化合物进行温室和田间药效验证试验，根据药效试验结果选择化合物进行第一阶段毒性试验；根据毒性、药效和成本对化合物进行综合评价并提出具有开发前景的侯选化合物；利用生物测定和生理生化的方法，进行A11053杀菌作用方式和机制的研究；选择A11053为探针分子，利用点击化学方法进行荧光染色，通过电子显微镜观察探针分子的行为模式和作用部位，通过对靶标-探针分子-荧光基团复合物的研究，初步明确其作用靶标。期望通过本项目发现新颖结构候选药物与特异性分子靶标。

本项目组在前期自主设计合成并具有自主知识产权的全新吡啶分子A11053和A10073工作的基础上，密切结合当今农药的研究进展和发展方向，设计并合成了350个具有潜在生物活性的新化合物结构类型共2大类：结构多样性硝基吡啶胺类化合物和硝基吡啶二卤丙烯醚类化合物等。按生物活性测试标准操作规程（SOP）对目标化合物进行了杀菌、杀虫/螨和除草生物活性普筛，基于普筛结果，对普筛A级活性化合物进行了初筛，在初筛的基础上，对部分化合物进行了复筛，并对有进一步研究开发前景的高活性化合物进行了深入筛选。生物活性研究结果表明：普筛具A级活性的化合物126个，16个化合物进入复筛，4个化合物进入深入筛选和田间小区试验。代表不同类型的2个化合物进行了毒性试验。10073、12309、14401和12278等4个化合物由于分别具有高杀菌和杀虫活性、低毒性、对作物安全等特性可供进一步研究与开发；对所合成的化合物进行了构效关系研究，总结出一些对新农药创制研究具有借鉴和指导作用的规律；选择10073和14401为探针分子，通过离体和活体杀菌活性测定、电子显微镜观察、对特定酶抑制活性和对能量代谢影响等研究，初步探究了10073和14401的杀菌作用方式和作用机制；通过本课题研究，在国内、外学术期刊和学术会议发表论文25篇，7篇被SCI收录；新申请中国发明专利6项，美国发明专利1项，授权该课题研究相关内容中国发明专利5项，美国发明专利1项；培养博士2名和硕士5名。