三唑类杀菌剂过渡金属配合物的合成、晶体结构、抗真菌活性及理论研究

摘要

三唑类杀菌剂具有高效、低毒、广谱性的优点，但广泛的使用使许多菌株已产生抗药性，而近年来，科研工作者发现原药与金属离子络合后不仅保持甚至提高了农药本身的生物活性，而且降低了农药毒性，增加了环境友好性，同时可作为一种缓释技术，可延长农药的持效期。本研究针对此现状，选用戊唑醇L1、三唑醇L2和烯唑醇L3三种市场上广泛使用的三唑类杀菌剂作为配体，与过渡金属合成了14种配位化合物，并对这些配位化合物的空间结构、抑菌活性及理论计算进行了研究。期望能够从理论层面上解释配合物的杀菌性能，同时筛选出杀菌活性更高的三种类金属配合物杀菌剂，服务于农业生产。　　首先，本论文以戊唑醇L1、三唑醇L2和烯唑醇L3为配体在室温搅拌或回流搅拌的条件下与过渡金属盐合成了14种三唑类过渡金属配合物，并用X-射线衍射仪测定了这些配合物的晶体结构。以L1为配体的8种金属配合物的组成、晶系和空间群分别是：[CuL12SO4·DMF]n晶体属于单斜晶系，C2/c空间群、[CuL12(CH3COO)2]晶体属于单斜晶系，P21/n空间群、[CuL14Cl2]·2DMF·3H2O晶体属于单斜晶系，C2/c空间群、[CuL14(ClO4)2]晶体属于三斜晶系，P-1空间群、[ZnL14(NO3)2]晶体属于单斜晶系，P21/n空间群、[ZnL12(CH3COO)2]晶体属于单斜晶系，C2/c空间群、[NiL14Cl2]·4CH3OH晶体属于三斜晶系，P-1空间群、[CoL14Cl2]晶体属于三斜晶系，P-1空间群；以L2为配体的3种金属配合物的组成、晶系和空间群分别是：[CuL24(H2O)2]·2NO3·2CH3OH晶体属于三斜晶系，P-1空间群、[CuL22(CH3COO)2]晶体属于三斜晶系，P-1空间群、[ZnL22Br2]晶体属于正交晶系，Pnam空间群：以L3为配体的3种金属配合物的组成、晶系和空间群分别是：[CuL34Cl2]晶体属于单斜晶系，P-1空间群、[CuL32(CH3COO)2]晶体属于单斜晶系，P21/C空间群、[CoL34(H2O)2]·2NO3·2H2O晶体属于三斜晶系，P-1空间群。以上结构表明所有配合物都是单齿配合物，金属盐的阴离子对于配合物的结构有着很大的影响。　　其次，对14种金属配合物的抗真菌活性进行了研究。测定了三种配体及其配合物对烟草赤星病菌、苹果干腐病菌、苹果轮纹病菌及番茄早疫病菌的半抑制率浓度(EC5O值)。结果表明戊唑醇和烯唑醇的所有金属配合物对于四种植物病原真菌的生物活性均优于其配体，配合物的抗菌活性最高可达配体的14.16倍，而三唑醇的金属配合物中，除了[ZnL22Br2]对于烟草赤星病菌和番茄早疫病菌的活性较配体增强外，其余的均较配体有所下降。将配合物看作是配体与金属离子在分子水平上的复配，则由配合物的协同系数(SR值)可知，金属配合物的生物活性较配体增强的原因是配体分子与金属离子对病原真菌进行了协同作用，而部分配合物的生物活性较配体减弱的原因是配体分子与金属离子进行了拮抗作用。　　最后，运用DMol3软件中的密度泛函(DFT)方法对14种金属配合物及配体进行了几何优化、频率计算、前沿轨道、Mulliken电荷和Fukui函数分析，并对生物实验结果从理论层面上给出了合理的解释。结果表明配合物的生物活性增大应有两大原因：(l)增加了金属离子这一活性位点，且金属离子与配体以协同的作用联合杀菌的：(2)电荷的转移消除了原子的极性，增大了真菌膜的通透性，这有利于生物活性提高。而配合物生物活性较配体降低的原因：虽然配合物增大了真菌膜的通透性，但是由于金属离子与配体的拮抗作用占据主导地位，最终导致配合物的生物活性较配体降低。

目录

第一个书签之前