基于蛋白靶標(biāo)新型多取代吡唑衍生物的設(shè)計(jì)合成及生物活性評(píng)價(jià).pdf

1、隨著人們對(duì)食品安全要求的提高、環(huán)境保護(hù)意識(shí)的增強(qiáng)，以及害蟲抗藥性問題日趨嚴(yán)重，當(dāng)前害蟲化學(xué)防治迫切需要不斷研發(fā)出高效、安全、新穎的農(nóng)藥品種。因此，開展蛋白靶標(biāo)導(dǎo)向的化學(xué)農(nóng)藥創(chuàng)制在植物病蟲害防治中具有重要的意義。吡唑類化合物是一類重要的有機(jī)雜環(huán)化合物，具有殺蟲、殺菌、抗病毒、抗炎和抗腫瘤等多種生物活性，是當(dāng)前藥物研究的熱點(diǎn)。借助于靶向藥物設(shè)計(jì)技術(shù)，基于不同的生物靶標(biāo)，以具有廣泛生物活性的多取代吡唑?yàn)橄葘?dǎo)，進(jìn)行了系統(tǒng)的靶向藥物設(shè)計(jì)、合成、活

2、性篩選及構(gòu)效關(guān)系研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　本論文基于不同農(nóng)藥蛋白靶標(biāo)，設(shè)計(jì)、合成了5個(gè)系列新型多取代吡唑衍生物92個(gè)，通過元素分析、1H-NMR、13C-NMR、MS分析等手段確定了這些新化合物的結(jié)構(gòu)，通過單晶X-射線結(jié)構(gòu)分析確定了11個(gè)化合物的三維空間結(jié)構(gòu)，并分別測試了它們的殺蟲、抑菌或抗植物病毒活性。生物活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明，其中部分化合物具有較好的殺蟲、抑菌及抗植物病毒活性。簡述如下。
　　1、基于魚尼丁受體蛋白靶標(biāo)新

3、型含氰基雙吡唑酰胺衍生物的設(shè)計(jì)合成與殺蟲活性
　　魚尼丁受體RyR是一種非常有前景的殺蟲劑靶標(biāo)，以魚尼丁受體為靶標(biāo)，設(shè)計(jì)合成了19個(gè)新型含氰基-2-苯基-1H-吡唑衍生物。殺蟲活性測定結(jié)果表明:14個(gè)化合物在5個(gè)濃度下(10mg/L、5mg/L、1mg/L、0.5mg/L、0.1mg/L)對(duì)小菜蛾都表現(xiàn)出較好的殺蟲活性，特別在濃度10mg/L下試蟲死亡率達(dá)到100％。其中，化合物N-(4-cyano-1-(4-fluorophen

4、yl)-1Hpyrazol-5-yl)-1-(4-fluorophenyl)-3-phenyl-1H-pyrazole-4-carboxamide(5g)的殺蟲活性最好，濃度為0.1mg/L時(shí)小菜蛾幼蟲的死亡率達(dá)84％。為了更好的佐證該類化合物是魚尼丁受體RyR抑制劑，同源模建了Plutella xylostella RyR蛋白模型，并進(jìn)行了分子對(duì)接模擬，進(jìn)一步證實(shí)該類化合物的靶標(biāo)極可能是魚尼丁受體。構(gòu)建的魚尼丁受體的蛋白模型為魚尼丁受

5、體抑制劑的設(shè)計(jì)、合成及篩選奠定了基礎(chǔ)。
　　2、基于乙酰膽堿酯酶靶標(biāo)含多取代吡唑環(huán)α-氨基膦酸酯類衍生物的設(shè)計(jì)合成與殺蟲活性
　　乙酰膽堿酯酶AChE是有機(jī)磷和氨基甲酸酯類殺蟲劑的作用靶標(biāo)。在上章研究的基礎(chǔ)上，考慮把吡唑雜環(huán)拼接有機(jī)磷類殺蟲劑(OPs)和氨基甲酸酯(CBs)類殺蟲劑的骨架，基于此設(shè)計(jì)并合成20個(gè)含吡唑環(huán)的α-氨基膦酸酯的衍生物。殺蟲活性測定結(jié)果表明，化合物(4e)在0.1mg/L濃度下對(duì)小菜蛾的校正死亡率為8

6、1％，并且化合物4e對(duì)AChE的抑制作用隨著劑量的增加而明顯增強(qiáng)。利用Discovery Studio(DS)進(jìn)行化合物4e與黑腹果蠅AChE蛋白晶體的分子模擬對(duì)接，結(jié)合模型顯示，4e緊密嵌入黑腹果蠅AChE的結(jié)合位點(diǎn)?？梢?，化合物4e作為一種新型的乙酰膽堿酯酶抑制劑，可以被用來作為一種新的殺蟲劑先導(dǎo)。
　　3、基于琥珀酸脫氫酶含多取代吡唑環(huán)新型吡啶-酰胺的設(shè)計(jì)合成與生物活性
　　前兩部分研究結(jié)果表明，吡唑雜環(huán)骨架的引入能提

7、高化合物的殺蟲活性。因此結(jié)合新煙堿類農(nóng)藥的結(jié)構(gòu)特征，把第一部分合成的含氰基多取代吡唑引入吡啶雜環(huán)，設(shè)計(jì)合成了17個(gè)含多取代吡唑環(huán)新型吡啶-酰胺衍生物，并評(píng)價(jià)其殺蟲活性。在此類化合物合成過程中發(fā)現(xiàn)一鍋法合成芳甲酰胺的新方法，相較于常規(guī)方法較難合成的芳酰胺，具有不需提純中間產(chǎn)物，反應(yīng)溫度低、安全性能高、操作方便、產(chǎn)品純度和收率高等優(yōu)點(diǎn)，具有很高的應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)前景。殺蟲活性評(píng)價(jià)結(jié)果表明供試化合物的殺蟲活性較低，100mg/L濃度下，3e，3

8、k，3n對(duì)小菜蛾的校正死亡率約為70％，其余化合物均低于40％。但是，抑菌活性測定發(fā)現(xiàn)供試化合物具有較好的抑菌活性，其中化合物31的抑菌和抑酶活性最高（EC50=21.4μM，小麥紋枯病菌;EC50=21.4μM，玉米小斑病菌;IC50SDH=20.2μM）。分析發(fā)現(xiàn)該類結(jié)構(gòu)可能是琥珀酸脫氫酶(Succinate dehydrogenase，SDH)類殺菌劑。為了證明SDH是該類化合物的靶酶，研究了31，啶菌酰胺與SDH(PDB ent

9、ry:2fbw)結(jié)合口袋的結(jié)合模式。多取代吡唑煙酰胺可以緊密的嵌合入SDH結(jié)合空腔，具有很好的空間互補(bǔ)性。與啶菌酰胺的對(duì)接模型比較發(fā)現(xiàn)二者有相同的結(jié)合模式:苯環(huán)的一半在結(jié)合口袋的外面，富電子苯環(huán)與缺電子吡啶環(huán)都與活性殘基Arg43，Tyr58遠(yuǎn)程p-π共軛效應(yīng)，酰胺鍵的O與Trp173(31,angle=136.9°,distance=2.1(A);boscalid,angle=144.7°,distance=2.1(A))通過分子間氫

10、鍵穩(wěn)定其結(jié)合構(gòu)象。研究結(jié)果證明了該類化合物的靶點(diǎn)為SDH，這為未來以SDH為靶標(biāo)，吡啶-酰胺為先導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)提供重要的基礎(chǔ)。
　　4、基于TMV OriRNA新型雙吡唑希夫堿衍生物的設(shè)計(jì)合成與抗病毒活性
　　藥物小分子與病毒的oriRNA的良好作用導(dǎo)致干擾病毒自組裝是一個(gè)新的抗病毒策略。以TMV OriRNA為靶標(biāo)進(jìn)行抗病毒藥物設(shè)計(jì)，最終合成了2個(gè)系列36個(gè)雙吡唑希夫堿衍生物。并進(jìn)了抗病毒活性測定和分子模擬對(duì)接。包含4j結(jié)