脱落酸(Abscisic Acid,ABA)是一种广泛存在于植物体内的内源性植物激素,对植物生长发育过程起着重要作用,包括体细胞胚的发生和发育、种子发育与休眠、细胞分裂、组织器官的分化与形成等。同时,ABA在植物干旱、高盐、低温和病虫害等逆境胁迫下也起着重要作用,被誉为“植物抗逆因子”。但ABA的两大固有结构缺陷,即快速代谢失活和快速光异构化失活限制了其在农业生产中的大规模应用。经过几十年的研究,科学家们己经合成了几百个脱落酸类似物,其中不乏高活性的产品,然而这些研究仅仅停留在实验室阶段,至今为止还没有一个脱落酸类似物在农业生产中得到全面应用。因此,开发合成简便、成本低廉且具有高活性的脱落酸类似物仍旧是一项极为重要的课题。本论文在课题组前期工作的基础上,对几类脱落酸结构类似物的合成及生物活性进行了系统研究,取得了如下重要研究结果:1.通过对Simmons-Smith环丙烷化反应的优化和手性联萘酚的拆分,合成了两个消旋的顺式-2,3-环丙烷化脱落酸95a和95b,然后采用手性制备色谱分别实现了两对光学异构体的分离。生物活性研究表明,(+)-95a活性最高,而(-)-9Sb活性最低,四个2,3-环丙烷化脱落酸类似物的活性均比ABA效果差,说明2,3-环丙烷化脱落酸类似物的活性主要受1’位构型的影响,1’S是高活性的必需构型,环丙烷的构型是次要因素。2.对空间位阻影响的块基锂与烯二酮之间的亲核加成反应进行了系统研究,并根据此方法合成了异脱落酸类似物145、146、147和148,通过手性制备色谱实现了光学异构体的分离。异脱落酸在合成上省去了羰基的保护与脱保护,提高了合成效率。生物活性研究表明,ABA上8’和9’位甲基的位置对活性影响不显著,且异脱落酸有着与脱落酸相同的构效关系规律。3.采用选择性氧化苄位为羰基和选择性羰基保护等步骤实现了苯并脱落酸类似物58、164、165、和167的合成;利用羰基的活性差异区域选择性的加成合成了苯并异脱落酸169。生物活性研究表明,甲氧基取代苯并脱落酸酸苯环上的氢原子后,对活性影响显著。苯并炔酸167也表现出了一定的生物活性。苯并异脱落酸(+)-169对莴苣种子萌发的抑制活性是(+)-ABA的10倍,苯并异炔酸170抑制活性较弱。4.对磷酸酶HABl活力测试表明,苯并异脱落酸(+)-169结合PYLs后抑制活力比(-)-169更强,(-)-169只在与PYL10结合时才有较强的抑制作用。在此基础上制备得到了(+)-169、(-)-169与PYL10的复合物晶体,并成功的解析了结构。(+)/(-)-169两个配体小分子通过氢键和范德华力结合在PYL10的结合口袋内。(+)-169与PYL10的结合口袋内残基有着更多更强的相互作用,而且这些相互作用的氨基酸在所有的PYLs中都是保守的,因此,绝大部分的PYLs结合(+)-169的能力强于(-)-169。结构分析表明,在配体结合口袋入口处的疏水氨基酸与周围的一些氨基酸一起形成了一个疏水网络从而关闭gate loop,从而影响了配体(+)/(-)-169对不同PYLs的偏好性。在结合口袋内的空间位阻也影响了PYLs对配体(+)/(-)-169的选择性结合。(+)-169对PYLs是一个很好的选择性ABA激动剂。在此基础上,采用计算机辅助分子对接技术,建立了配体-受体结合模型,这对后续的药物设计将起到重要的指导作用。5.对茚酮脱落酸的合成和生物活性研究表明,六元环结构是脱落酸保持活性的必需结构单元,改变为五元环的茚酮脱落酸240后活性下降,而茚酮双酸244的也具有一定的生物活性,表明可能有新的作用机制。本研究共计合成了19个脱落酸类似物,生测结果表明部分产品具有进一步深入研究的价值和在农业生产中应用的潜力,本研究将对推动脱落酸类植物激素的实用化起到一定促进作用。