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含硝基缩氨基胍活性结构的甲氧基丙烯酸酯类化合物的合成、生物活性与构效关系研究

作　者: 袁小勇
导　师: 覃兆海
学　校: 中国农业大学
专　业: 农药学
关键词: 硝基缩氨基胍甲氧基丙烯酸酯合成生物活性构效关系
分类号: S482.2
类　型: 博士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂具备低毒、高效、广谱、内吸性等多种优点,但由于其作用位点单一,短时间内被大量使用,抗性问题日益突出。因此,设计合成多作用位点、结构新颖的甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂成为当前的研究重点。本实验室前期通过撷取新烟碱类和缩氨基脲类杀虫剂的活性结构片段,发现了一个全新的高活性硝基缩氨基胍结构单元。将其与甲氧基丙烯酸酯类农药的主要中间体(E)-2-(2-溴甲基)苯基-2-甲氧亚胺基乙酸甲酯和(E)-2-(2-溴甲基)苯基-3-甲氧基丙烯酸甲酯进行拼接,共合成含甲氧基丙烯酸甲酯和硝基缩氨基胍结构单元的目标化合物70个(如下图所示),分离出3类主要副产物,并对其形成机理进行了探讨；初步摸索了目标化合物在醋酸条件下的进一步关环反应,得到硝基亚氨基1,2,4-三唑啉类产物1个。所有化合物均经核磁共振氢谱、红外光谱、高分辨质谱等予以表征。分别以桃蚜、桃粉大尾蚜、大豆蚜为测试对象。采用浸渍法对桃蚜的杀虫活性测定结果显示,多数化合物的LC5o值小于30μg/mL,其中化合物ZNQ-1420、ZNQ-1426和ZNQ-1448的LC5o值分别是0.53、0.32和0.19μg/mL。采用喷雾法对桃粉大尾蚜的杀虫活性测定结果显示,多数化合物LC5o值小于50μg/mL,其中ZNQ-1404、ZNQ-1407和ZNQ-1443的LC5o值分别为3.00、1.40和2.02μg/mL。采用药膜法对部分化合物在200μg/mL下对大豆蚜进行初筛,发现化合物ZNQ-1455、ZNQ-1456、ZNQ-1462、ZNQ-1463、ZNQ-1464、ZNQ-1466等多个化合物致死率在70%以上,其中ZNQ-1463的致死率达到92%。分别以棉花立枯、番茄晚疫、辣椒疫霉、苹果轮纹、西瓜炭疽、瓜果腐霉和黄瓜灰霉七种病原菌为测试对象,药剂浓度为50μg/mL下初筛数据显示,整体上对黄瓜灰霉病的防效最好,对苹果轮纹病防效较好,对番茄晚疫、棉花立枯和瓜果腐霉病防效一般,对辣椒疫霉和西瓜炭疽病防效较差。其中ZNQ-1459对黄瓜灰霉病菌的抑制率达到77.4%,ZNQ-1401和ZNQ-1405对苹果轮纹病菌的抑制率分别为74.3%和70.7%,ZNQ-1411和ZNQ-1426对番茄晚疫病菌的抑制率均为60.1%,ZNQ-1454对棉花立枯病菌的抑制率为41.7%,均优于或接近对照药剂嘧菌酯的抑菌效果。此外,发现副产物ZNQ-1432-B1对以上七种病原菌的抑制率均高于或接近嘧菌酯。不仅如此,该化合物在200μg/mL下对大豆蚜的致死率达到62%,有明显的杀虫活性。部分化合物活体和离体孢子萌发抑制测定结果表明,化合物ZNQ-1422、ZNQ-1427、ZNQ-1428和ZNQ-1443在100μg/mL下对黄瓜炭疽病原菌的抑制率达到100%；同时,在6.25μg/mL下,化合物ZNQ-1427对稻瘟病原菌和蔬菜灰霉原菌具有100%的抑制孢子萌发效果,上述化合物均具有进一步研究的价值。利用Gaussian09对目标化合物的8种可能构型和构象进行了结构优化,并确立了最稳定构型和构象,进一步通过分子叠合、CoMFA和CoMSIA模型建立等完成了对化合物的构效关系研究,包括对桃蚜和桃粉大尾蚜杀虫活性的CoMSIA研究以及对苹果轮纹病菌的杀菌活性CoMFA研究。通过研究化合物在立体场、静电场、疏水场、供体和受体场下对活性的影响程度,进一步解释了构效关系,并为设计更高活性化合物奠定了一定的基础。

全文目录

摘要  3-5
Abstract  5-9
第一章文献综述  9-47
  1.1 前言  9
  1.2 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂研究进展  9-42
    1.2.1 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂发现历程  9-13
    1.2.2 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的结构特点  13-14
    1.2.3 甲氧基丙烯酸酯类化合物的设计与创制  14-28
    1.2.4 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的作用机制  28-39
    1.2.5 甲氧基丙烯酸酯类杀菌剂的抗性机理  39-42
  1.3 硝基缩氨基胍类化合物研究进展  42-47
第二章课题设计  47-49
  2.1 设计思想  47-48
  2.2 研究目标  48-49
第三章目标化合物Ⅲ的合成、结构表征与生物活性测定  49-114
  3.1 目标化合物的合成  49-60
    3.1.1 合成路线  49
    3.1.2 实验仪器与试剂  49
    3.1.3 合成步骤  49-60
  3.2 目标化合物的结构表征  60-78
    3.2.1 目标化合物(Ⅲ)的红外和高分辨数据及其分析  60-69
    3.2.2 目标化合物(Ⅲ)核磁共振数据(~1H NMR)及分析  69-76
    3.2.3 目标化合物(Ⅲ)X-Ray单晶衍射数据及分析  76-78
  3.3 目标化合物(Ⅲ)的生物活性研究  78-96
    3.3.1 杀虫活性研究  78-92
    3.3.2 杀菌活性研究  92-96
  3.4 讨论  96-114
    3.4.1 合成  96-111
    3.4.2 生物活性  111-114
第四章目标化合物Ⅲ的3D-QSAR研究  114-122
  4.1 目标化合物Ⅲ最稳定构型和构象的确立  114-115
  4.2 目标化合物Ⅲ的杀虫3D-QSAR研究  115-119
    4.2.1 对桃蚜的3D-QSAR研究  115-117
    4.2.2 对桃粉大尾蚜的杀虫3D-QSAR研究  117-119
  4.3 目标化合物Ⅲ的杀菌3D-QSAR研究  119-122
    4.3.1 COMFA模型的建立  119-121
    4.3.2 活性预测  121-122
第五章结论  122-123
参考文献  123-130
附表  130-132
致谢  132-133
作者简介  133

含硝基缩氨基胍活性结构的甲氧基丙烯酸酯类化合物的合成、生物活性与构效关系研究

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