新型C4H酶抑制剂的设计合成、生物活性及构效关系研究

苯丙烷类生物合成物是植物的木质素、黄酮类化合物及腊质树脂的合成和细胞壁的构建的物质前提，而C4H酶是植物苯丙烷类生物合成途径中的一个关键性酶之一。因此抑制C4H酶可以使得植物死亡从而达到除草目的。我们根据已经获得的一些植物CYP450酶的晶体结构，通过同源模建C4H酶的方法，建立分子对接模型和该类抑制剂的药效团模型，并且对ACD3D, NCI3D,DRUG LIKE等有机小分子库进行虚拟筛选，结合疏水性参数和对接自由能等标准，选择部分打分高的化合物或者符合抑制剂规则的化合物进行化合物购买；同时根据已知抑制剂的结构进行生物合理设计几类含有（杂）芳乙烯基和氢键给体的杂环化合物。分别测定其在体内（in vivo）和体外（in vitro）除草活性，对表现出较好活性的化合物进行展开和优化，进行下一轮的分子设计，验证其活性，为设计新颖结构的C4H酶抑制剂提供有用的信息。

杂环化合物由于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广泛的研究。尤其是含氮杂环，占了所有农药专利的90%以上。鉴于此，本课题设计合成了几类含氮杂环化合物：三唑并吡啶类化合物，烷基及杂环连三唑（噁二唑）类化合物，肟醚类化合物，1,2,3-噻二唑类化合物等几大类。研究以2,3-二氯吡啶为原料，分别与获得了吡啶并三唑类化合物、吡啶并三唑酰腙类化合物、吡啶并三唑酮类化合物、吡啶并三唑硫酮类化合物等4个系列79个稠杂环衍生物，在生物活性测试的基础上进一步进行了构效关系研究；所有79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除草活性和杀菌活性，比如10g/亩的剂量下，化合物1k具有对部分经济作物安全、杀草谱广，可以作为先导化合物进一步进行优化；在500ppm浓度下，2o对番茄细菌性斑点病和黄瓜枯萎病的防治效果在80%以上；在10g/亩的剂量下，化合物3a, 3b, 3c具有较好的除草活性；化合物4系列在10g/亩的剂量下的除草活性较差，但是我们发现他对猝倒病具有特效。同时，本项目研究以连杂环为对象，设计合成多个系列的化合物，包括其中间体：46个双酰肼类化合物、34个噻二唑连三唑化合物、23个噻二唑类化合物、4个噁二唑类化合物，15个三唑类化合物，15个肟酯类化合物等一系列化合物，上述137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除草活性或KARI酶抑制活性或者杀菌活性，比如100mg/L测试浓度下，化合物7d, 8d, 8f, 11e对油菜的抑制率达80%以上;化合物系列5和系列6在100g/亩的剂量下，具有优异的除草活性，尤其是对双子叶植物；同时，部分化合物具有较好的KARI酶抑制活性；化合物系列13在500ppm条件下，具有较好的杀菌效果。上述研究结果表明，所设计的含氮杂环类化合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23篇，其中SCI收录论文23篇；申请国家发明专利12项，其中授权7项；获得浙江省高校优秀科研成果奖二等奖一项。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。