Streptochlorin类衍生物的合成及杀菌活性开题报告

 2022-01-16 19:33:53

全文总字数:10646字

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

1. 课题研究意义 近些年来,由于农药的长期大量施用,对土地,水体以及生态环境都造成不同程度的污染和破坏,对人们的生活都造成了极大的影响。人们对绿色农药的呼声也越来越大。在大自然中,大量的生物活性化合物广泛存在于植物、动物及微生物代谢产物中,从天然产物中寻找先导化合物,无疑是一条十分有效的途径。在农作物所有的病虫害中,由真菌,细菌和病毒引起的农作物病害往往造成的损失是最大的。streptochlin是一种从海洋链霉菌中提取出来的活性产物,由于其表现出对多种植物病原菌的抑制活性,是一种具有很大潜力的先导化合物。

本课题的研究意义在于,通过活性亚结构拼接的改造策略,将streptochlin中的噁唑环替换成其生物电子等排体的咪唑环,在咪唑环上进一步修饰改造,合成一系列streptochlin衍生物并对其进行生物活性测试,期望得到具有优良抗植物真菌的活性化合物,开发具有新颖作用机制、新型骨架结构的杀菌剂品种来满足农业生产的需求。

2. 国内外研究进展2.1 streptochlin类化合物研究进展 streptochlin是1988年日本科学家 h. watanabe 等从海洋streptomyces sp.中分离得到的一种小分子吲哚生物碱,通过x光单晶衍射的方法鉴定出其结构为4-氯-5-(3’-吲哚基)噁唑,结构如图1所示,近些年来有关streptochlin类化合物的活性、相关作用机制及合成方法的研究不断涌现。据文献报道streptochlin具有抗血管形成、抗微生物、抗细胞增殖和抗癌的活性,该化合物在微摩尔浓度也能有效抑制内皮细胞入侵以及血管内皮细胞生长因子(vegf) 受激的微管形成,而对正常细胞不产生毒害。 2008年,park c.等人报道了streptochlin对人体内白血病u937细胞的促凋亡作用[1]。通过向u937细胞中加入streptochlin进行相关处理,以细胞凋亡小体的形成、dna片段化以及亚g1期的细胞积累情况为依据,他们发现由streptochlin诱导的细胞凋亡的增加与抗细胞凋亡bcl-2蛋白的表达负相关,与促细胞凋亡fasl和bax蛋白的表达正相关,且streptochlin的加入导致线粒体膜电势降低、半胱天冬酶的激活及dna修复酶与磷脂酶c的降解。最后他们得出streptochlin的促细胞凋亡作用受到半胱天冬酶的激活和人体白血病u937细胞中的线粒体调控。2015年,shim d. w.接着又报道了his合成方法与活性,一种streptochlin衍生物(如图1),能够抑制β干扰素tir结构域衔接蛋白(trif)依赖性信号转导以及急性肺损伤和大肠杆菌引起的感染性休克[2]

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2. 研究的基本内容和问题

1. 研究的目标(1)构建吲哚-3-咪唑类化合物,咪唑环的1位上引入不同的取代基。(2)对上述的吲哚-3-咪唑类化合物氯代及溴代,即在咪唑环上的4位上引入氯或溴,完成有关streptochlroin的咪唑类衍生物的合成。

(3)筛选出具有较高杀菌活性、对多种农作物病原菌有杀菌效果的化合物。

2. 研究内容
(1) 利用van leusen咪唑合成反应,以吲哚-3-甲醛、伯胺以及tosmic(对甲基苯磺酰甲基异腈)为原料,合成1-取代-5-(3’-吲哚基)咪唑。
(2) 利用ncs(n-氯代丁二酰亚胺)或nbs(n-溴代丁二酰亚胺),发生亲电取代反应,合成相应的1-取代-4-氯-5-(3’-吲哚基)咪唑或1-取代-4-溴-5-(3’-吲哚基)咪唑。
(3) 对上述合成的化合物,施以重要的农作物病原菌,测试其杀菌效果。

3. 拟解决的关键问题 合成吲哚-3-咪唑类化合物并在咪唑环的1位上引入不同的取代基,通过结构优化提高streptochlroin类衍生物的农业杀菌活性。

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3. 研究的方法与方案

1. 研究方法(1)利用van leusen咪唑合成反应,将吲哚-3-甲醛溶于dme(乙二醇二甲醚)和无水甲醇中,加入不同种类的伯胺。待对应的亚胺合成完毕后,再加入tosmic进行关环反应,合成1-取代-5-(3’-吲哚基)咪唑。(2)取合成的1-取代-5-(3’-吲哚基)咪唑,加入ncs或nbs进行亲电取代反应,在咪唑环的4位引入氯或溴,合成相应的1-取代-4-氯-5-(3’-吲哚基)咪唑或1-取代-4-溴-5-(3’-吲哚基)咪唑。

(3)取上述合成的化合物作为供试品,采用生长速率法对常见的6种农业真菌草莓灰霉病菌、番茄早疫病菌、小麦赤霉病菌、水稻纹枯病菌、黄瓜炭疽病菌、苹果斑点病菌进行初步抑菌活性测定,并对其中部分抑制率较高的化合物进行ec50毒力测定。

2. 技术路线

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4. 研究创新点

本课题基于前人对streptochlin研究的基础,设计了含有不同取代基的吲哚-3-咪唑类化合物,并对其进行生物活性测试以筛选出具有杀菌活性的化合物。

查阅国内外相关文献,人们对streptochlin的结构改造,多为在噁唑环上引入取代基或者对吲哚环进行改造,如将吲哚环替换为其他杂环、在吲哚环上的n原子上引入不同的取代基、在吲哚环的c原子上引入不同的取代基等,经过对前人研究成果的总结,为保留streptochlin的杀菌活性,应围绕着吲哚环为母体骨架对其进行改造。

而本文采用咪唑环替代噁唑环,对streptochlin进行结构改造,目前还没有人研究过。

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5. 研究计划与进展

1. 研究计划(1)2018.09-2018.10 查阅国内外相关文献,摸索合适的反应条件,如:反应物的当量关系、反应温度、溶剂等。

(2)2018.10-2018.11 进行第一步1-取代-5-(3’-吲哚基)咪唑类化合物的合成及表征, 至少合成7个1-取代-5-(3’-吲哚基)咪唑类化合物。

(3)2018.11-2018.12 进行第二步1-取代-4-氯-5-(3’-吲哚基)咪唑和1-取代-4-溴-5-(3’-吲哚基)咪唑的合成及其表征,截止12月底大致完成7组吲哚-3-咪唑类化合物的合成,共21个化合物。

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