基于受体氢键作用指导的顺式烯啶虫胺类似物的分子设计、合成、杀虫活性、单晶结构和分子对接研究

论文摘要

为了创制和筛选对有害生物高效、对非靶标生物安全、易分解且分解产物对环境无害的新烟碱类杀虫剂，本文在课题组原有研究基础-即顺式构型烯啶虫胺类似物具有新颖的结合位点和不同结合模式，对商品化新烟碱杀虫剂烯啶虫胺（Nitenpyram）进一步进行结构改造，围绕增强受体与配体间氢键作用，提高杀虫剂本身与昆虫受体内氨基酸残基的契合度这一中心思想，在前期合成的具有高活性含有氨基酸酯烯啶虫胺类似物的四氢嘧啶环上再引入羰基和肽键片段，以期达到增强与受体氢键作用目的。在合成方法中，采用近年来新颖的微波辅助（Microwave assistant synthesis），高效合成了2个系列共36种未见文献报道的顺式构型烯啶虫胺类似物：（I）四氢嘧啶环上连有柔性双官能团的顺式烯啶虫胺类似物；（II）四氢嘧啶环上连有柔性肽键的顺式烯啶虫胺类似物。目标化合物（I）、（II）的结构通式如下：运用红外光谱（IR）、核磁共振氢谱（1H NMR）、质谱（EI-MS）、元素分析等测试手段鉴定目标化合物的结构，对其波谱特征进行了初步分析。委托国家南方农药创制中心浙江基地生测部及德国Bayer公司对这36个目标化合物进行杀虫活性测试，结果表明：在500mg/L浓度下，所有化合物对水稻褐飞虱（Nilaparvata legen）和桃蚜（Aphis craccivora）有极高致死率。其中化合物Ii活性最好，委托浙江院测定的对桃蚜LC50值为0.121，其杀虫活性接近已商品化的烯啶虫胺。同时，本文运用Gaussian03、Gaussian View、Accelrys DS visualizer2.5及AutoDock4.0等计算机软件，从分子对接的层面对目标化合物的构型关系进行了深入研究。对接结果清晰表明引入的含有电负性原子的片段（酯基和酰胺基）对目标化合物的高活性起了至关重要的作用

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述与课题提出
• §1.1 引言
• §1.2 具有生物活性新烟碱类杀虫剂（neonicotinoid）的概述
• 1.2.1 新烟碱类杀虫剂（neonicotinoid）发展历程
• 1.2.2 新烟碱类杀虫剂的结构特征
• 1.2.3 新烟碱类化合物的物理性质
• 1.2.4 烟碱型乙酰胆碱受体（nAChRs）的结构与功能
• 1.2.5 新烟碱类杀虫剂与乙酰胆碱受体的作用机制
• 1.2.6 害虫对新烟碱类杀虫剂的抗性
• 1.2.7 农药中的顺反异构现象
• 1.2.8 顺式构型新烟碱化合物
• 1.2.9 2002 年以后上市的新烟碱类化合物
• 1.2.9.1 哌虫啶（Paichongding）
• 1.2.9.2 氟啶虫胺氰（Sulfoxaflor）
• 1.2.9.3 氯噻啉
• §1.3 氨基酸类农药和酰胺类农药的合成与生物活性测定进展
• 1.3.1 氨基酸类农药的杀虫杀菌活性
• 1.3.2 酰胺类农药的杀虫活性
• §1.4 本课题组关于顺式烯啶虫胺类似物的工作基础
• §1.5 分子对接方法（Molecular docking method）
• §1.6 课题的研究目的及主要研究内容
• 1.6.1. 课题研究背景及研究目的
• 1.6.2 目标化合物的研究思路
• 1.6.2.1 系列（I）的设计思路
• 1.6.2.2 系列（II）的设计思路
• 1.6.3 本课题的研究内容和方法
• 1.6.3.1 系列（I）的合成路线
• 1.6.3.2 系列（II）的合成路线
• 1.6.3.3 系列（I）的合成路线评价
• 1.6.3.4 系列（II）的合成路线评价
• 1.6.3.5 研究内容和方法
• 第二章 四氢嘧啶环上连有柔性双官能团的顺式烯啶虫胺类似物（I）的合成
• §2.1 目标化合物系列（I）的合成路线
• §2.2 实验部分
• 2.2.1 仪器和试剂
• I v）的合成'>2.2.2 中间体氨基酸酯盐酸盐（1a-1v）和目标化合物（I aI v）的合成
• 2.2.2.1 中间体氨基酸酯盐酸盐（1a-1v）的合成
• I v）的合成'>2.2.2.2 目标化合物四氢嘧啶环上连有柔性双官能团的顺式烯啶虫胺类似物（I aI v）的合成
• §2.3 结果与讨论
• I v）的物理性质及结构表征'>2.3.1 目标化合物（I aI v）的物理性质及结构表征
• 2.3.2 系列（I）的合成条件评价
• 2.3.2.1 中间体氨基酸酯盐酸盐（1a-1v）的制备
• 2.3.2.2 微波辅助（Microwave assistant）合成系列（I）化合物
• 2.3.3 系列（I）目标化合物波谱数据解析
• 2.3.3.1 IR（红外数据）分析
• 2.3.3.21 HNMR（氢核磁共振数据）分析
• 第三章 四氢嘧啶环上连有柔性肽键的顺式烯啶虫胺类似物（II）的合成
• §3.1 系列（II）的合成路线
• §3.2 实验部分
• 3.2.1 仪器和试剂
• IIn 的合成'>3.2.2 中间体双甘二肽,2d（双甘二肽酯的盐酸盐）和目标化合物 IIaIIn 的合成
• 3.2.2.1 中间体双甘二肽的合成
• 3.2.2.2 中间体 2d（双甘二肽酯的盐酸盐）的合成
• 3.2.2.3 目标化合物四氢嘧啶环上连有柔性肽键的顺式烯啶虫胺类似物（IIa- IIn）的合成
• §3.3 结果与讨论
• IIn）的表征和物理性质'>3.3.1 目标化合物 （IIa^IIn）的表征和物理性质
• 3.3.2 系列（II）的合成条件评价
• 3.3.3 系列（I）目标化合物波谱数据解析
• 3.3.3.1 IR（红外数据）分析
• 3.3.3.2 1HNMR（氢核磁共振数据）分析
• 3.3.3.3 MS（质谱数据）分析
• 第四章 目标化合物的的杀虫活性测试及计算机辅助分子对接模拟研究
• §4.1 目标化合物 Ia – Iv，IIa –IIn 杀虫活性测试
• 4.1.1 浙江省化工研究院生测部测试方法
• 4.1.2 德国拜耳农作物公司生物测试方法
• §4.2 目标化合物 Ia– Iv，IIa–IIn杀虫活性测试结果与讨论
• 4.2.1 目标化合物 Ia– Iv，IIa–IIn杀虫活性测试结果
• 4.2.2 目标化合物 Ia– Iv构效关系讨论
• 4.2.3 目标化合物 IIa-IIn构效关系讨论
• §4.3 目标化合物分子对接模拟研究
• 4.3.1 配体分子模型的建立
• 4.3.2 部分典型目标化合物对接结果
• 4.3.3 对接结果讨论
• 第五章 总结
• 致谢
• 作者简介
• 参考文献
• 附图
• 代表性学术论文
• 参研主要项目