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本研究以发现高活性、低毒性农药分子为目的,采用嘧啶胺结构作为模板设计合成一系列嘧啶胺类农药分子并对其进行生物活性研究。具体内容如下:(1)先导化合物的发现选择了嘧啶胺类杀菌剂乙嘧酚为模板,对其进行了结构改造,引入了巯基、硫醚、亚砜和砜并合成了10个乙嘧酚衍生物A1~A10。通过将杀菌剂氟嘧菌胺、杀螨剂嘧螨醚和啶虫脒、呋虫胺、噻虫胺、唑虫酰胺等农药分子的活性片段利用拼合原理拼合在一起设计合成了化合物B1~B11、C1和D1。初步生物活性显示,化合物C1和D1具备作为先导化合物的潜力。(2)嘧啶胺衍生物的合成鉴于在拼合原理指导下所设计的化合物C1具有较好的杀虫和杀菌活性,通过取代、还原、嘧啶环合等反应继续合成了化合物C2~C13,并对其进行了结构表征。鉴于化合物D1同样具有很好的杀虫和杀菌活性,通过插件法设计了苯基噁唑嘧啶胺衍生物并利用亲核加成消去、噁唑成环、取代、酮的肟化以及肟的还原等反应相继合成了苯基噁唑嘧啶胺系列化合物D2~D25,并对其进行了结构表征。此外,在苯基噁唑嘧啶胺衍生物研究的基础之上,利用生物电子等排以及骨架跃迁等原理实现了将噁唑环替换成噻唑环的分子设计,并利用亲核加成消去、酰胺的硫代、噻唑成环、取代、酮的肟化以及肟的还原等反应,合成了苯基噁唑嘧啶胺系列化合物E1~E27,并对其进行了结构表征。(3)嘧啶胺衍生物的生物活性设计合成的嘧啶胺类化合物具有中等到优秀不同程度的杀蚕豆蚜虫和棉红蜘蛛活性。其中,化合物C9具有略优于对照螺虫乙酯的杀螨活性;化合物D16、D18、D20、E6、E7、E9、E15、E17、E20和E22均具有优于对照吡虫啉的杀蚜虫活性。在杀菌活性方面,所合成目标化合物的离体活性均表现一般,但其活体活性中表现出对小麦白粉病和玉米锈病很高的防效。其中,化合物D4、D9、E15具有优于商品化杀菌剂氟硅唑的预防小麦白粉病活性;化合物D20、D23、E13、E15、E21、E23和E25对玉米锈病防效均优于商品化杀菌剂戊唑醇。此外,细胞毒性试验结果显示化合物E15具有相对更低的细胞毒性,具有进一步开发的前景。(4)嘧啶胺类农药分子构效关系与性质对目标化合物的结构与生物活性进行了初步构效关系研究发现:嘧啶环和苯环上取代基团的立体效应和电子效应以及手性中心的引入会对活性产生不同程度的影响。通过对苯基噁唑嘧啶胺衍生物的杀蚜虫活性和苯基噻唑嘧啶胺衍生物的预防玉米锈病活性分别展开3D-QSAR研究发现:立体场、静电场、疏水场和氢键供受体场分别对于目标化合物的生物活性具有不同程度的贡献,并且在目标化合物的生物活性预测和接下来的深入结构优化方面具有重要作用。通过对文中部分嘧啶胺衍生物进行理论计算发现:苯基噁(噻)唑结构片段对于生物活性至关重要;对含有手性中心的目标化合物而言,其R构型可能具有更加突出的生物活性。