新型苯并咪唑酮酰胺杀菌剂的合成及构效关系研究

本项目具体涉及一种具有新型苯并咪唑酮酰胺分子骨架化合物的合成及抑菌活性研究，属农用杀菌剂领域。本项目的目标是研究苯并咪唑酮酰胺化合物的构效关系，构建其药效团模型，通过虚拟合成获得新结构的活性分子，筛选出1～2个高杀菌活性的候选化合物，为创制新型杀菌剂奠定基础。研究内容包括：① 苯并咪唑酮酰胺衍生物的合成及结构表征，主要合成对象包括N1、N3部位取代基的引入以及苯环上的修饰；② 抑菌活性测定，对所有化合物进行定量抑菌活性测定，研究不同取代基对活性的影响；③ 在上述研究的基础上进行三维定量构效关系研究，建立药效团模型；④ 根据药效团模型进行虚拟筛选，获得新结构分子，再合成、生测，最终筛选出1～2个高杀菌活性的化合物。本项目的特点和创新之处在于：苯并咪唑酮酰胺类化合物的研究较少，国内外尚未有这类结构的农用杀菌剂，本研究具有原创性；目标化合物的合成步骤少、结构简单、原料易得、具有成本上的优势。

①合成了一系列苯并咪唑酮N-酰化衍生物，从中筛选到了一个高效广谱的抑菌活性化合物——α-甲基丙烯酸苯并咪唑酮，并研究了其作用机制。该化合物对蜡状芽孢杆菌、枯草杆菌等多种细菌具有极强的抑菌作用，同时对番茄灰霉病菌、棉花枯萎病菌等多种植物病原真菌也具有很强的抑菌作用。作用机制研究结果表明，α, β-不饱和双键是其活性结合位点，其作用机制是作为Michael反应受体与微生物体内的含巯基蛋白发生亲核加成反应，从而导致蛋白失活，并最终导致病菌死亡。该化合物具有生物活性高、合成步骤少以及生产成本低的特点，具有重要的产业化开发潜力；.② 以羧基、甲基、甲氧基、硝基以及卤素取代的邻硝基苯胺为起始原料，合成了6个大类，12个小类的取代苯并咪唑酮N-酰化衍生物四百多个，从中筛选到10个具有较高抑菌活性的化合物。构效关系研究结果表明，在苯并咪唑酮分子骨架5-位引入羧基对于活性最为有利，引入丙烯酸、甲基丙烯酸、戊酸、3-甲基苯甲酸和4-氯苯甲酸对于活性最为有利，2-位羰基（或羟基）对于活性至关重要，该位置羟基被氢或甲基取代以后抑菌活性消失，因此可以确定2-位羰基（或羟基）是该类化合物的活性位点。这一研究结果为后续的分子结构优化确定了明确的研究方向。.③从一株土壤放线菌Streptomyces alboflavus 313发酵液中分离得到了9个含哌嗪酸结构的新型环六肽化合物。该类化合物对蜡状芽孢杆菌、枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌、耐甲氧西林金黄色葡萄球菌（MRSA）表现出极高的抑菌活性；该类化合物对番茄灰霉病菌、葡萄白腐病菌和油菜菌核病菌具有明显的抑制菌丝生长作用，对玉米大斑病菌和番茄灰霉病菌都有较强的抑制孢子萌发作用。.以化合物NW-G01为探针分子，采用逆向分子对接技术从蛋白数据库中获得了1个有效靶标——去硫生物素合成酶（Dethiobiotin synthetase），并采用活体条件下添加长链脂肪酸钠进行抑菌活性评价的方法初步验证了该酶极有可能就是NW-G01的作用靶标，这也是文献中迄今为止报道的第一个作用于去硫生物素合成酶的天然化合物。由于生物素合成途径仅存在于微生物和植物中，动物本身并不合成生物素，因此与生物素合成相关的酶系是一类非常理想的药物作用靶标，而去硫生物素合成酶又是生物素合成酶中的关键限速酶，这一发现为基于受体结构的全新抑菌药物设计提供了一个重要的先导化合物。