新型吡唑联杂环类琥珀酸脱氢酶抑制剂的设计、合成及杀菌活性研究

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琥珀酸脱氢酶抑制剂(Succinate dehydrogenase inhibitors,SDHI)类杀菌剂用于防治多种植物病原菌,具有低毒、高效和环境友好的特点。现有SDHI杀菌剂大多属于酰胺类化合物,具有如下共性特征:羧酸母核、酰胺官能团和侧链胺,当前国内研究主要集中于侧链胺的修饰,而对羧酸母核和酰胺官能团改造相对较少,因此,创制带有新颖羧酸母核的SDHI类杀菌剂具有重要的意义。
  本论文以骨架跃迁(scaffold hopping)作为发现先导和优化先导的指导原则,在课题组前期研究基础上,结合商品化SDHI类杀菌剂结构,设计并合成了54个吡唑联杂环酰胺类化合物。
  1)首先为提高优化先导化合物的效率,以课题组前期研究工作中的59个SDHI类化合物为数据集,建立了能够区分强弱杀菌活性的支持向量机分类模型,虚拟设计了11个化合物,并利用支持向量机分类模型预测其杀菌活性的强弱。为验证支持向量机分类模型的精确度,合成出此11个化合物,通过生物活性测定表明,该分类模型正确分类了11个化合物中的9个,其中化合物C7对油菜菌核病的EC50值为0.3μmol/L。实测活性与预测活性具有良好的一致性,说明该支持向量机分类模型可作为优化SDHI类先导化合物的辅助工具,为该类骨架的进一步合理优化提供了研究思路(第二章)。
  2)采用骨架跃迁策略,在分析现有SDHI类杀菌剂结构的基础上,将噻吩环引入吡唑酰胺的骨架中,设计并合成了43个新颖的吡唑联噻吩甲酰胺类衍生物。通过对6种病原菌的离体抑制活性测试,发现在50mg/L的浓度下,化合物3-Ⅱ-i、3-Ⅳ-c、3-Ⅳ-h、3-Ⅳ-j等对水稻纹枯病菌(Rhizoctoniasolani)、小麦赤霉病菌(FusaHum graminearum)和草莓灰霉病菌(Botrytis cinerea)有较高的抑制活性。化合物3-Ⅳ-c对水稻纹枯病菌的EC50为4.2mg/L,3-Ⅳ-j对小麦赤霉病菌的EC50为9.8mg/L,3-Ⅳ-h对草莓灰霉病菌的EC50为7.6mg/L,分子对接结果显示,酰胺官能团与关键氨基酸残基形成的氢键相互作用提高了抑菌活性。3-Ⅳ-c、3-Ⅳ-h、3-Ⅳ-j有潜力成为骨架新颖的SDHI类先导化合物(第三章)。
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