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原卟啉原氧化酶(PPO)抑制剂是以植物细胞中的叶绿素为作用靶标,在动植物之间具有较好的选择性,具有高效、低毒、环境友好等特点的新型除草剂。本论文通过药物分子设计思想,采用活性亚结构拼接方法和生物电子等排原理,从商品化除草剂异丙吡草醚基本骨架苯基吡唑出发设计并合成目标化合物共60个。活性筛选表明苯并噻唑以及5-位酰胺(硫)醚取代的两大类型结构的部分化合物在37.5 g.ai/ha对阔叶杂草具有较好的防治效果,具有进一步改造的空间。具体工作如下:1.系统概括了原卟啉原氧化酶抑制剂的作用机制及吡唑类衍生物的生物活性研究进展。2.设计并合成了两大类型共60个目标化合物,所有目标化合物均通过1H NMR、质谱以及元素分析等方法进行了结构表征。3.目标化合物对烟草PPO和人体PPO抑制活性的筛选采用温室盆栽实验测试其除草活性以及对作物的安全性。结果如下:在对烟草PPO抑制活性筛选中,含苯并噻唑的芳基吡唑系列化合物中,化合物Y13519、Y13522其活性分别达到5.7nM,7.4nM,要比对照药剂磺酰三唑酮高出一个数量级,与异丙吡草醚的抑制活性相当。在含有5-位酰胺硫醚系列化合物中,化合物Y14349的抑制活性可达到11 nM,优于对照药剂磺酰三唑酮。更重要的是,化合物Y13519对烟草和人体来源的PPO具有优异的选择性,其选择性倍数分别为4543倍,远高于对照药剂磺酰三唑酮和异丙吡草醚的33倍和84倍,是迄今为止针对烟草与人体PPO选择性最高的化合物。温室盆栽除草实验中,含苯并噻唑环的系列化合物中,在150g.ai/ha剂量下,Y13519、Y13521-13524、Y13527、Y13529-13533、Y13538、Y14177、Y14178、Y14181、Y14183-14186等19个样品阔叶草靶标具有较好生物活性(80-100%),其中有9个化合物更是达到100%的防治效果,而当降低剂量为37.5 g.ai/ha剂量下,化合物 Y13521、Y13523、Y13529、Y13530、Y13531、Y14184 对阔叶草靶标生物活性仍达100%,与对照药剂异丙吡草醚相当。同时,对此系列的安全性测试中,我们发现化合物Y14177、Y14178、Y14181、Y14183、Y14184对小麦较为安全,具有进一步研究的价值。在5-位酰胺硫醚系列化合物中,所有化合物在150 g.ai/ha剂量下均对苘麻和小黎这两种阔叶杂草的防治效果为100%,对其他杂草效果一般,同时当在37.5 g.ai/ha剂量下,化合物Y14271和Y14279对阔叶杂草的防治效果均可达到100%,与对照药剂异丙吡草醚和磺酰三唑酮相当。而在同等剂量下的安全性实验表明,化合物Y14279对玉米表现出一定的安全性,具有进一步研究的价值。4.初步总结了含苯并噻唑环的苯基吡唑系列与5-位酰胺(硫)醚取代系列的活性构效关系,为后续研究这两类化合物开发新型除草剂提供了重要的理论依据。