【摘 要】
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基于原创性靶标的先导优化是新型除草剂创制的关键,本课题组前期发现了除草剂潜在作用靶标转酮醇酶,并基于该酶的分子设计发现了具有较好除草活性的吡唑嘧啶氧类化合物4u。本论文以化合物4u为先导,开展其结构优化研究。将化合物4u先导结构中的B和C环分别采用缩氨基脲基团、磺酰基基团进行合理替换衍生,设计、合成了吡唑缩氨基脲类和吡唑磺酰基类2个系列,共计35个化合物,具体研究内容如下。1.本研究保留4u结构骨
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基于原创性靶标的先导优化是新型除草剂创制的关键,本课题组前期发现了除草剂潜在作用靶标转酮醇酶,并基于该酶的分子设计发现了具有较好除草活性的吡唑嘧啶氧类化合物4u。本论文以化合物4u为先导,开展其结构优化研究。将化合物4u先导结构中的B和C环分别采用缩氨基脲基团、磺酰基基团进行合理替换衍生,设计、合成了吡唑缩氨基脲类和吡唑磺酰基类2个系列,共计35个化合物,具体研究内容如下。1.本研究保留4u结构骨架中吡唑和呋喃环,设计并合成了吡唑缩氨基脲类衍生物共28个,其结构经1H NMR、13C NMR、HRMS表征确证,其中终产物8mm结构经X-射线单晶衍射法得到了进一步确证。2.吡唑磺酰基类化合物共计合成7个,其结构通过1H NMR、13C NMR、HRMS表征确证,终产物11f及其同分异构体结构经X-射线单晶衍射确证;同时对终产物合成的反应机理进行了探讨,重排结构经化合物13单晶结构解析确证,进而证实了目标化合物的生成机理是通过转位反应,中间体10的骨架结构发生改变,重排后的吡唑环-NH与磺酰氯发生取代反应,因而并非预期的吡唑-NH2与磺酰氯直接反应。3.采用小杯法和茎叶喷雾法对目标化合物的除草生物活性进行评价,在小杯法测定条件下,浓度为200 mg/L时化合物8dd、8gg和8ii对油菜的根长抑制率分别为61.4%、64.3%和65.1%,优于化合物4u（58.3%）,与对照药剂莠去津（64.9%）的效果相当;化合物8e对反枝苋的根长抑制率为44.2%,优于对照药剂硝磺草酮（34.8%）;化合物8i、11a、11f对反枝苋的茎长抑制率分别为36.9%、53.4%和57.9%,显著优于对照药剂莠去津（20.6%）,其中11a和11f与化合物4u（38.6%）效果相当;化合物8a、8g、8j、8ff、8gg、8kk、8nn和11f对马唐的根长抑制率在50.1%-64.0%之间,抑制效果均显著高于阳性对照药剂硝磺草酮（31.3%）和莠去津（40.5%）;其中8gg对马唐的茎长抑制率为50.8%,与烟嘧磺隆（52.7%）的效果相当。在茎叶喷雾法条件下,浓度为90 g ai/ha时,化合物8a、8c和8ff对油菜鲜重抑制率分别为23.8%、21.8%和24.9%,与化合物4u（20.8%）效果相当,而对照药剂硝磺草酮和烟嘧磺隆在第14 d调查时无抑制效果;化合物81、8n对马唐鲜重抑制率分别为40.2%和40.9%,与对照药剂硝磺草酮（30.5%）、烟嘧磺隆（16.9%）、莠去津（26.6%）以及化合物4u（32.5%）相比效果显著。综上所述,化合物8gg在小杯法测试中,表现出较好的除草生物活性,对其与拟南芥转酮醇酶（AtTKL）分子模型进行对接发现,化合物8gg与转酮醇酶之间存在氢键和卤键等相互作用,且呋喃环深入活性空腔内,上述结果为进一步设计更高效的转酮醇酶抑制剂提供了指导,值得深入研究。
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