脱氢枞基肟酯衍生物的合成、生物活性及微胶囊制剂的研究

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传统化学农药的过度使用给生态环境及人类健康带来巨大挑战。而以绿色安全、活性突出的天然产物松香为起点设计合成的植物源农药,可以作为传统化学农药的优异替代品,为农药开发提供新的思路。本文以松香衍生物脱氢枞酸为原料,对其羧基进行改性,制备了27个脱氢枞基肟酯衍生物;采用FT-IR、~1H NMR、13C NMR及ESI-MS等手段进行结构表征;对所合成的化合物进行了抗真菌活性及杀虫活性研究,初步探索了其构效关系及抗真菌机理;对高效药剂载药微胶囊的制备工艺进行了优化,评价了微胶囊的缓释性能及抗真菌活性。本研究可为高效松香基抗真菌药剂分子的合成及应用提供指导。主要研究内容及结果如下:(1)以脱氢枞酸为原料,经酰氯化后与肟化的苯甲醛及噻吩醛进行酯化反应合成了17个脱氢枞基取代苯甲醛肟酯衍生物与10个脱氢枞基取代噻吩醛肟酯衍生物,并对产物进行了结构表征。采用菌丝生长速率法进行抗真菌活性测试。结果表明:所合成的脱氢枞基肟酯类衍生物对受测的7种植物真菌均有不同程度的抑制作用。在50.0μg/m L浓度下,化合物6f对苹果腐烂病菌、水稻纹枯病菌、番茄灰霉病菌的抑制率可以达到100%,其对油菜菌核、苹果腐烂、番茄灰霉3种病原真菌的EC50值分别为1.417μg/m L、0.954μg/m L、0.800μg/m L,优于阳性对照肟菌酯(EC50值分别为:1.542μg/mL、2.940μg/mL、17.920μg/mL)。初步构效关系研究表明,噻吩环上引入硝基等吸电子基团可以显著提升化合物的抗真菌活性。采用浸叶法测试了目标化合物的杀虫活性。结果表明:在500.0μg/m L浓度下所合成的脱氢枞基肟酯类衍生物对受测昆虫表现出由差到中等的活性,其中化合物6i对黄粉虫、玉米粘虫、小菜蛾的72 h致死率分别为53.33%、41.52%、38.89%,活性最突出。初步构效关系研究表明,噻吩环上引入溴原子可以提升化合物的杀虫活性。(2)离体活性测试表明化合物6f对番茄灰霉病具有良好的治疗作用与保护作用,在200μg/m L浓度下,保护效果与治疗效果分别为76.92%与64.85%。电导率实验表明目标化合物对菌体细胞膜的通透性有一定影响。利用扫描电镜、透射电镜、激光共聚焦显微镜初步研究了目标化合物对番茄灰霉病菌的作用机理。结果表明:化合物6f可以显著影响菌丝超微结构,造成线粒体失活,部分细胞器消溶。推测药剂分子可通过影响线粒体膜电位(MMP)引起线粒体功能障碍,活性氧(ROS)增加,部分细胞器溶解失活并最终导致菌丝扭曲肿胀而消亡。(3)分别利用单凝聚法与复凝聚法制备了包埋化合物6f的微胶囊。经单因素试验、正交试验、响应面优化确定复凝聚微胶囊的最佳制备工艺为:壁材比4.04:1,芯壁比1:1.03,复凝聚时间55.2 min。测得单凝聚微胶囊的平均包埋率为40.13%,复凝聚微胶囊的平均包埋率为41.01%。利用红外光谱确定两种微胶囊的特征官能团存在,包埋成功;SEM分析表明两种微胶囊成型良好;缓释性能分析可得:在无水乙醇中,单凝聚微胶囊在90 h附近达到100%释放,复凝聚微胶囊在100 h附近达到100%释放;抗真菌活性分析可得微胶囊对番茄灰霉病菌的抗真菌活性突出。对单凝聚微胶囊,先缓释后入药活性更强;对复凝聚微胶囊,缓释后入药与直接入药的活性接近。
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