新型含双吡唑类酰胺衍生物的设计、合成及生物活性研究

摘要

吡唑结构含氮杂环中的一个重要分支，在医药、农药的研发中扮演着举足轻重的作用；在农药应用上，酰胺结构是农药杀菌剂的一个重要中间体，也具有非常广泛的生物活性。而国内外大量文献报道了含吡唑环的双杂环化合物往往具有更高、更广泛的生物活性，含吡唑环的双杂环化合物是新农药创制的一个新的重要热点。
　　本文合成一类含双吡唑类酰胺衍生物，并对进行了结构表征，开展了对目标化合物的生物活性测定、对病原真菌体内琥珀酸脱氢酶活力的影响研究、进行分子对接实验以了解化合物的分子作用机制、3D-QSAR模型探讨目标化合物的构效关系。具体研究内容如下：
　　1、目标化合物的设计与合成
　　以商品化的SDHIs类杀菌剂呋吡菌胺为母版，结合文献报道的具有抗病毒活性的吡唑类化合物的结构特点，利用生物电子等排和活性拼接原理，引入含氰基吡唑活性基团，并对活性结构片段进行修饰和拼接，合成一类含双吡唑酰胺类衍生物16个，1H-NMR、ESI-MS和元素分析等对目标化合物结构进行了结构表征。
　　2、目标化合物的生物活性测定及构效关系的研究
　　抑菌活性结果表明：在浓度为10mg/L时，目标化合物对油菜菌核病菌、小麦赤霉菌和梨黑星病菌均表现出不同程度的抑菌活性。其中，化合物9i、9k对三种病原真菌均表现出良好的抑菌活性，对油菜菌核病菌72h菌丝抑制率分别为63.38％、67.62%；对小麦赤霉菌72h菌丝抑制率分别为55.82%、65.35%；对梨黑星病菌的抑制率分别为43.02%、63.62%，具有作为先导化合物的潜能。此外，研究构效关系发现，引入-CH3等供电子基团有助于增强5-氯-N-[4-氰基-1-(4-取代苯基)-1H-吡唑-5-基]-3-甲基-1-(4-取代苯基)-1H-吡唑-4-酰胺类衍生物的抑菌活性。
　　抗病毒活性测定结果表明：在浓度为500mg/L时，所以的目标化合物对烟草花叶病毒均有一定的抗病毒活性。其中，化合物9p效果显著，离体抑制作用及钝化作用与商品化药剂宁南霉素的抑制效果相近，抑制率分别为86.5%、84.3%，治疗作用和保护作用要高于阳性对照宁南霉素，活性分别为77.2%、81.5%。构效关系（3D-QSAR）结果表明，芳环上的吸电子基团对抗TMV有一定的促进作用，且吸电性越强，活性越高。
　　3、目标化合物对琥珀酸脱氢酶酶活力的影响
　　测定了化合物9i、9k对小麦赤霉菌和油菜菌核病菌体内SDH酶活力的影响，旨在从酶学角度验证目标化合物对供试真菌的作用靶标。结果表明，各处理组的 SDH酶活力均低于空白对照组，且差异显著（P<5%）。9i与9k对油菜菌核菌SDH酶抑制作用的IC50分别为86.427、562.186μM，对小麦赤霉菌SDH酶抑制作用的IC50分别为145.781、112.119μM。低剂量浓度（0.2mg/L）处理时，各处理组均表现出抑制作用，但处理组之间对SDH酶活性的影响无明显的差异性，但随着处理剂量的逐渐增加，各处理组对SDH酶活力抑制作用逐渐增强，各处理组之间对 SDH酶活性影响的差异性逐渐显著，说明目标化合物具有一定的剂量-效应关系
　　4、分子对接
　　化合物9i与靶标蛋白琥珀酸脱氢酶（SDH）分子对接显示，化合物9i与活性口袋区域氨基酸残基HIS56、THR57、GLU397、GLY27、LEU414、LEU417、ALA29及ALA60产生相互作用。这些作用使得化合物9i与SDH活性位点紧密结合，稳定的存在于 SDH活性口袋内，其中吡唑环上的氯原子有利于配体分子与受体蛋白的结合，表明将氯原子引入吡唑环的5位，在设计 SDHIs类化合物时有助于促进化合物的抑菌活性效果。
　　化合物9p与靶标蛋白烟草花叶病毒外壳蛋白（TMV CP）分子对接显示，目标化合物的芳基环上F原子与活性口袋区域氨基酸残基Gin47通过氢键相互作用，化合物与氨基酸ARG46之间通过π-cation相互作用。对接的结果表明，引入设计抗TMV药剂时引入氟原子有助于提高药效。
　　本论文合成了一类新型含双吡唑类酰胺衍生物，并探讨了目标化合物的生物活性测定和作用机制，对于发现高活性的农药先导化合物具有一定的意义。

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术语及略语表

1 文献综述

1.1 吡唑类化合物的研究概况

1.2 琥珀酸脱氢酶抑制剂的研究概况

1.3 抗烟草花叶病毒的研究概况

1.4 论文的选题背景和意义

1.5 研究的内容

2 新型含双吡唑类酰胺衍生物的合成及结构表征

2.1 引言

2.2 实验材料

2.3 目标化合物的合成

2.4 结果与讨论

3 目标化合物的抑菌活性测定及作用机制的研究

3.1 引言

3.2 实验材料

3.3 目标化合物的抑菌活性测定方法

3.4 目标化合物对病原真菌酶活力的测定方法

3.5 与分子靶标SDH的分子对接

3.6 结果与讨论

4 目标化合物的抗病毒活性测定及分子作用机制的研究

4.1 引言

4.2 实验材料

4.3 目标化合物的抗病毒活性测定

4.4 与靶标分子CP的计算机模拟试验

4.5 结果与讨论

5结论

5.1目标化合物的设计与合成

5.2目标化合物的生物活性研究及其构效关系

5.3目标化合物分子作用机制的研究

参考文献

致谢

作者简介

在读期间发表的学术论文及发明专利