（有机化学专业论文）含肟醚结构的strobilurins杀菌剂的立体选择性合成及生物活性研究.pdf

摘要 s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂是一类作用机理独特、极具发展潜力和市场活力的新型 农用杀菌剂，它是以一类具有杀菌活性的天然产物s t r o b i l u r i n s 为先导化合物开发 出来的，其作用机制是抑制线粒体细胞色素b c i 复合体呼吸进而阻碍a t p 合成。本 文对s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂的发现、作用机理、开发、构效关系及应用现状进行了 较为系统的综述；以甲氧亚氨基( 2 滨代甲基苯基) 乙酸甲酯为引进活性 部分的关键原料，利用随机筛选和类同合成思想，设计合成了侧链分别含有肟醚 键、取代吡唑基和磺酰( 胺) 基的三种不同类型的s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂，并对其活 性进行了测试，研究了构效关系，并发现了一批广谱高活性的新化合物。 首先将( 日芳醛肟或取代苯酮肟用甲醇钠处理，用d m f 作溶剂，再与( 畦1 廿( 甲氧亚氨) 一2 - ( 2 一溴甲基苯基) 乙酸甲酯反应，制得( 嵋e ) - a - ( 甲氧亚氨) 2 ( 1 取 代苯甲醛肟取代苯酮肟氧甲基) 苯基乙酸甲酯衍生物，但此方法产率低且立体选 择性差，后对其进行改进，即先在n a o h 条件下( e ) - 2 一【2 一( 溴甲基) 苯基】2 甲氧亚 氨基乙酸甲酯与n 羟基邻苯二甲酰胺反应生成酰胺类化合物i6 ，再在水合肼条 件下置换出苄氧基胺后即可直接与各种醛酮反应生成对应的1 4 种目标物，并且 产物均经2 d n o s y 确定其构型为t t e , e 式。我们用该方法成功地高产率高立体 选择性地合成出了药效团和侧链均为e 式构型的s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂。在5 0 p p m 的浓度下对这1 4 种目标产物杀菌活性进行了初步的测试，测试结果表明：这1 4 种产物中大多数对黄瓜灰霉病菌、小麦赤霉病菌、苹果轮纹病菌、玉米小斑病菌、 棉花枯萎病菌和稻纹枯病菌均具有良好的杀菌活性：另外，从其结构可以看出，氟 原子的引入有利于杀菌活性的提高。 其次，用上面改进后的方法将各种1 ，3 ，5 一取代的吡唑醛与中间产物 仅一( 甲氧亚胺基) 之( 胺氧甲基) 苯乙酸甲酯i7 反应高产率高立体选择性地合成 出了1 4 种未见文献报道的( 吼巨句廿( 甲氧亚胺基) 一2 一【( 1 ，3 一二甲基- 5 一取代苯氧烷 氧1 一氢4 一吡唑基) 亚甲基胺氧甲基】苯乙酸甲酯衍生物。在该系列中培养了一个 单晶，通过x 单晶衍射分析得到了其单晶结构图，进一步确证该系列的活性部 分肟醚结构及侧链部分的肟醚结构均为e 式构型；在5 0 p p m 的浓度下对上述六 种菌种的杀菌活性进行了初步的测试，测试结果表明：这1 4 种衍生物对稻纹枯病 菌、黄瓜灰霉病菌和苹果轮纹病菌有较好的抑制作用，棉花枯萎病菌的抑制作用 不佳。另外氯取代基的化合物往往活性较高，相反，本系列化合物含f 原子的引 入似乎没有明显的增效作用：吡唑环上带小空间位阻的化合物往往活性较好，而 含取代苯氧基的化合物具有中等强度的杀菌效果。 最后，将( q d 一静( 甲氧弧氨) 2 ( 2 溴甲基苯基) 乙酸甲酯分别与一系列的含磺 酰( 胺) 基化合物在甲醇钠的作用下反应制得了7 种( 时) 吨( 甲氧亚氨) 2 ( 1 取代磺 酰磺酰胺基甲基) 苯基乙酸甲酯衍生物，并对全氟辛基磺酰胺类化合物合成工艺 进行了改进。在5 0 p p m 的浓度下对上述六种菌种的杀菌活性进行了初步的测试， 测试结果表明：大多数化合物对六种测试菌种均有中等强度以上抑菌活性，一般 对水稻纹枯病菌和黄瓜灰霉病菌抑菌效果较优。在砜类杀菌剂中含全氟辛基磺酰 基的化合物活性较好。 关键词：杀菌剂；肟醚；立体选择性合成；全氟辛基磺酰胺；吡唑 a b s t r a c t s t r o b i l u r i n sa r eac l a s so fh i g h l yp o t e n ta n t i f u n g a lc o m p o u n d sa n dt h e yh a v e t h e r e f o r e ，b e e na p p l i e d t o a g r i c u l t u r a l d i s i n f e c t a n t si nm a n yc o u n t r i e s t h e s e c o m p o u n d sa c tt h r o u g hi n h i b i t i o no fm i t o c h o n d r i a lr e s p i r a t i o nb yb l o c k i n ge l e c t r o n t r a n s f e ra tt h eu b i q u i n o l * o x i d a t i o nc e n t r e ( q o - s i t e ) o ft h ec 岫o m eb c v e n z y m e c o m p l e x ( c o m p l e xi i i ) a n dt h e yh a v eam e t h y l 一m e t h o x y i m i n o d c e t a t em o i e t ya sa c o m l l l o np h a r m a c o p h o r i cs u b s t r u c t u r e i nt h i sp a p e r , t h eo r i g i n a t i o n 、m o d eo f a c t i o n 、 e x p l o i t 、s l r b c t u r e a c t i v i t i yr e l a t i o n s h i p sa n dd e v e l o p m e n to f t h es t r o b i l u r i nf u n g i c i d e s w e r er e n e w e d ；b a s e do nr e t r o s y n t h e s i sa n a l y s i s ，m e t h y l ( a e ) - a 一( m e t h o x y i m i n o ) 一2 ( b r o m o m e t h y l ) b e n z a n e a c e t a t ew a st h em o s tf r q u e n t l yu s e da n de f f i c i e n ti n t e r m e d i a t e t ot h es t r o b i l u r i nf u n g i c i d e s ；s ow es y t h e s i z e dt h r e ec l a s s e so ft h es t r o b i l u r i n f u n g i c i d e s w i t hd i f f e r e n ts i d ec h a i n sa n dt h e k e y i n t e r m e d i a t e m e t h y l 一a - ( m e t h o x y i m i n o ) - 2 - ( b r o m o m e t h y l ) b e n z e n e a c e t a t e f o u r t e e nd e r i v a t i o n s 、 ，i mt h eo x i m ee t h e rs i d ec h a i nw e r es y n t h e s i z e d i n i t i a l l y , w ee m p l o y e ds o m eo x i m e s ，d e r i v e df r o m c o r r e s p o n d i n gs u b s t i t u t e d a r o m a t i c a l d e h y d eo ra r o n ea n dh y d r o x y l a m i n eh y d r o c b l o r i d e ，t or e a c tw i t ht h ei n t e r m e d i a t e m e t h y l ( 以) - a - ( m e t h o x y i m i n o ) - 2 ( b r o m o m e t h y l ) b e n z a n e a c e t a t eu s i n gm e o n aa s b a s e h o w e v e rt h ep r o d u c t sw e r ei n i x t n r e so fs t e r e o i s o m e r sa n dt h ey i e l d sw e r el o w t h e nw ea d o p t e da n o t h e rs y n t h e t i cr o u t e ，v i z t h ei n t e r m e d i a t em e t h y l 缸印一a 一 ( m e t h o x y - i m i n o ) - 2 - ( b r o m o m e t h y l ) b e n z e n e a c e t a t e w a sr e a c t e d w i 也n h y d m x y p h t h a l i m i d e t o g i v em e t h y l o 一( m e t h o x y i m i n o ) - 2 一( o p h t h a l i m i d o x y m e t h y l ) b e n z e n e a c e t a t e ，w h i c hw a st h e nt r e a t e dw i t hh y d r a z i n em o n o h y d r a t et oo b t a i nm e t h y l ( e ) - a - ( m e t h o x y i m i n o ) 一2 一( a m i n o x y m e t h y l ) b e n z e n e a c e t a t e t h er e a c t i o no fs u b s t i t u t e d a r o m a t i ca l d e h y d eo ra r o r t ew i t hm e t h y l ( e ) - a 一( m e t h o x y i m i n o ) - 2 - ( a m i n o x y m e t h y l ) b e n z e n e a c e t a t e p r o c e e d e d s m o o t h l y a n d s t e r e o s p e c i f i c i t y a f f o r d e dt h e ( e ) - c o n f i g u r a t e dt a r g e tc o m p o u n d si ns a t i s f a c t o r yy i e m s t h e ( 幔毋一c o n f i g u r a t i o n s o fc o m p o u n d si 1w e r ea s s i g n e do nt h e b a s i so ft h e i r h 一2 d n o e s ys p e c t r a t h e f u n g i c i d a la c t i v i t yo ft h e ma l s ow e r es t u d i e d ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tm o s to ft h e m e x h i b i t e dg r e a tf u n g i c i d a la c t i v i t y t h o s ef l u o r o - c o n t a i n i n gc o m p o u n d si nt h e mh a d b e t t e rf u n g i c i d a la c t i v i t yt h a no t h e r s f o u r t e e nn o v e l ( 毋廿( m e t h o x y i m i n o ) b e n z e n e a c e l a t ed e r i v a t i v e s , t h ea n a l o g u e s o fs t r o b i l u r i n s ，w h i c hc o n t a i nt w o p h a r m a c o p h o r i cs u b s t r u c t u r e so fm e t h y l ( e ) - m e t h o x y i m i n o a c e t a t em o i e t ya n d1 ，3 ，5 - s u b s t i t u t e dp y r a z o l e r i n g w e r e s t e r e o s e l e c t i v e l ys y n t h e s i z e d 、a nx r a yc r y s t a l l o g r a p h i cs t r u c t u r ed e t e r m i n a t i o nw a s c a r r i e do u ti nar e p r e s e n t a t i v ep r o d u c t t h ep r e l i m i n a r yb i o a s s a y si n d i c a t e dt h a ta l lt h e c o m p o u n d s1 i1s h o w e dp o t e n tf u n g i c i d a la c t i v i t ya g a i n s tr h i z o c t o n i as o l a n i , b o t r y t i s c i n e r e a p e r s , g i b b e r e l l az e a e , p h y s a l o s p o r a p i r i c o l aa n db i p o l a r i sm a y c l i s s e v e nd e r i v a t i o n so fm e t h y l ( 碰) 6 t 一( m e t h o x y i m i n o ) - 2 1 一s u b s t i t u t e ds u l f o n y l s u l f a m y l m e t h y l b e r m e n e a c e t a t e sw e r es y n t h e s i z e d t h e s t r u c t u r eo fa l lt h e s e c o m p o u n d sw e r ec o n f i r m e db yi r h - n i v i ra n de a - 舢k y l p e r f l u o r o o c t a n e s u l f o n a m i d ew a ss y n t h e s i z e db yt h en o v e ls y n t h e t i cm e t h o dw i t h o u ts o l v e n tv i at h e a m i n a t i o no fp e r f l u o r o o e t a n e s u l f o n y lf l u o r i d ew i t ha l k y l a m i n eu s i n ge t 3 na sb a s e t h ef i l l l g i c i d a la c t i v i t yo ft h e ma l s ow e r es t u d i e d ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tm o s to f t h e me x h i b i t e dm o d e r a t ef u n g i c i d a la c t i v i t y k e y w o r d s ：f u n g i c i d e s ； o x i m e e t h e r ； s t e r e o s e l e c t i v e s y n t h e s i s ； n - a l k y l p e r f l u o r o o c t a n e s u l f o n a m i d e ；p y r a z o l e x9 3 5 0 0 1 湖北大学学位论文原创性声明和使用授权说明 原刨性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或 集体已经发表或撰写过的作品或成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律后果由本人承担。 论文作者签名：络湾爿l 时间：2 0 0 6 g6 月1 日 学位论文使用授权说明 本人完全了解湖北大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本： 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务： 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。 ( 保密论文在解密后遵守此规定) 论文作者签名：张殇习父 签名日期：2 0 0 6 年6 月1e l 导师签名：锄 签名臼期：2 0 0 6 年6 月1e l 第一部分文献综述 1 1 引言 人口增长需要更多的粮食，解决粮食闯题离不开农药，当前世界农业已大量 使用农药，但每年仍然有2 0 4 0 农作物损失若离开农药损失则达到7 0 ， 可见农药对人类十分重要，是人类解决粮食问题的关键因素之_ 。化学农药防治 在农业病虫草害综合防治中是最方便、最有效、最可靠、最廉价的，尤其是遇到 突发性、侵入型生物灾害发生时，没有其它手段可以替代化学农药。根据科学家 预测，2 l 世纪5 0 年代之前，化学农药仍然是支撑可持续发展农业的重要部件之 一。由于人类的生态环境保护意识加强以及病虫草害对化学农药抗药性加剧，因 而在当今农药研究中开发出具有新作用位点及新作用方式的农药成为晟重要和 最具有挑战性的课题。s t m b i l u r i n s 类化合物就是近年来开发的一类新的作用机理 独特的优秀广谱杀菌剂，以下就对s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂的发现、作用机理、构 效关系及研发进展做介绍。 1 2s t r o b ii u r i n 8 类杀菌剂的发现 产生s t r o b i l u r i n s 系列天然抗生素的微生物广泛分布于世界各地。早在1 9 6 9 年 人们就发现此类化合物m u c i d i n ( 现称s 扭o b f l u r i na ) 具有广谱抗真菌活性并申请 了应用专利【l , 2 1 ，直到1 9 7 7 年才首次报道s l y o b i l u r i na 结构，此后又陆续发现了多 种s t r o b i l u r i n s ，o u d e m a n s i n s ，和m y x o t h i a z o la 系列天然抗生素【娴，这些天然抗 生素均是从担子菌类( b a s i d i o ，m y c e t e s ) 及子囊菌类中的b o l i n e al u t e a 分离得到的 【5 1 0 近年来仍然有发现此类新化合物结构的报道，如最近 ) , m y c e n as p 9 6 0 9 7 以及 m y c e n 口g a l e r i c u l a t a d p 得到t s t r o b i l u r i nm 1 6 】s t r o b i l u r i no , 及s t r o b i l u r i np 1 7 1 等 s t r o b i l u r i n s 系列天然抗生素；德国h 6 f l e d 、组睁l ) l m e l i t t a n g i u ml i c h e n i c o l a ， a r c h a n g i u mg e p h y r a 4 1m y x o c o c c u ss t i p i t a t u s 中以及日本的s u z u k id 、组 1 2 1 3 】从 c y s t o b a c t e r f u s c u s d p 得到y m y x o t h i a z o la n 及z 系列天然抗生素，其化合物结构 如图l 。1 所示。 在天然s 廿o b i h i n 类杀菌性中，除s t r o b i l u r i nf 有较低的活性外，其它s t r o b i l u - f i n s 和o u d e m a n s i n s 天然杀菌刹均表现出对各种真菌有很高的广谱杀菌剂活性，但 它们对细菌瘸害没有活性或仅有弱活性，例如s t r o b i l u r i n a 在0 1 1 2 8 m g m l 。、y 衅 吣o 。、 t 础i l u r i n ：t l r o b l i u # i o 毽： t r 埔i l t f 虹：孙- # f o 馘q i “挚- 0 ；盘_ 即o 【f 哺i i q t i n ，- 1 r k ， e 岫i 船i ”h ： t - o c 巩，屯c l o q i + 柏- c “# ， 辩 b c # t c 也，。 * _ h # 舻- 0 。 叮翠莲 ，d h 州f o 【y - f 曲l l u r j n ， 瞰。 一 o ， ：笼做。 ，0 柏柚e 自瓣na # 1mb ：th 口峨i n 审：舭0 c 也群* c l 潲n # l nx !甜_ h 僻- 铽 锨黔 一 - 懈h 嘞嘲t 蛳j i 璐n 鼻 豢簿、j 客举如 辑蚍。l酽舻、口7 ”w v il 蚤裹i 姒。 # l鲰h h 。一 rl 1 a f 科l 翱 h 、，、，l 一 ：l 冀一曲_ 气。吖b 了江。 图1 1 天然的s t m b i l u r i n s ，o u d e m a n s i n s 和m y x o t h i a z o l e s 低浓度下完全可以抑制c a n d i d aa l b i c a n s , cc r u s e lcp a r a p o i l o s i c , ct r o p i c a l i s ， c r y p t o c o c c u sr k e o f a r m a n s , t r i c h o p h y t o nm e n t a g r o p h t e s , t r o p i c a l i s , c r y p t o c o c c u s n e o f a r m a n s , t r i c h o p h y t o nm e n t a g r o p h t e s ,e p i d e r m o p h y t o nf l o c c o s u s m 和 m i c r o s p o r u mc a n i s ，而抑锖l j a s p e r g i l l u ss p p 和s c o p u l a r i o p s i ss p p 细菌却要浓度达 到1 0 0 】0 0 0 m g m l d 4 。由于s t r o b i l u r i n a 的高抗霉菌性，它已经以m u c i d e r m i n s p o f a 为商品名用作临床和兽医用药。 同时，天然抗生素s t r o b i l u r i na ，b ，c ，x 以及o u d e m a n s i na 对哺乳动物 如老鼠相对是无毒的。其中s t r o b i l u r i na 的口服致死中量l d s o 为5 0 0 8 2 5m g 2 l 唱，o u d e m a n s i n a 口服致死中量也超过3 0 0 r a g k g 。但m y x o t h i a z o l e 类天然抗 生素却在动物试验表现出高毒性，如m y x o t h i a z o l e a 对老鼠的口服致死中量l d 5 0 仅为2 m g k g 。 1 3s t r o b | u r i n s 的抗菌作用机理 有关s t r o b i l u f i n s 杀菌剂作用很早就为人所知了，但是其杀菌机理人们却一 直都不知道，直到1 9 7 4 年才发现其作用是抑制线粒体的呼吸1 1 5 1 。1 9 7 9 年，t a n k e 等人f 1 6 1 研究发现此类天然杀菌剂能通过戊二酸酮和琥珀酸酯作为底物抑制小 鼠肝线粒体的氧摄取及a t p 合成，证实此类杀菌剂作用位点可能是在复合体 c o m p l e x1 i i 或复合体c o m p l e xi v 上。 此后，生物学方面有关线粒体的呼吸途径及对线粒体c o m p l e x1 1 1 的作用位 点研究有很大进展，明确线粒体的呼吸途径【 t 2 1 ，即线粒体n a d h 氧化的标准 或者说核心途径包括三个大的蛋白质复合体，标记为复合体i ，i i i ，i v ( 如图卜2 所示【17 1 ) ；从图卜2 可知每两个电子迁入就有十个质子迁出，能量因此而得以储 存，十个质子中除了两个以外，其它均有泛醌参与它们的迁移。“核心”途径是 呼吸链的一个完整的描述，细菌中就像在植物中一样，呼吸链是以分支的形式存 在。一个相对处于外部的n a d h 脱氢酶( n d e ) 能够使细胞质的n a d h 直接被反 应过程所利用，与此同时，与n d e 处于相对内部的配对物n d l 催化一个由柠檬 酸环引发的对鱼藤酮不敏感的线粒体n a d h 氧化反应，其中在复合物c o m p l e x i 上流过n d i 的电子与能量的储存有很重要的关系，另外，c o m p l e xi i ( 又称琥珀 酸脱氢酶、s d h ) 也可传送电子到泛醌而可变氧化酶( a o x ) 直接可从泛醌醇接受 电子。除了复合物c o m p l e xi v 的一些低分子的抑制剂( 如：氰化物) 及复合物 c o m p l e xi 的标准的醌结合点是鱼藤酮( c 2 3 h 2 2 0 6 ，r o t e g o n e ) 抑制剂作用点外，几乎 所有高专一性核心途径的抑制剂都是作用在泛醌的结合点上。复合体c o m p l e x l l i 有两个醌的结合点，称为q o 点和q i 点( 这是按照它们与内线粒体膜的相对位置 来标记的) 。在q o 点，泛醌醇因一个电子转移到邻近的r i e s k ef e s 中心而另一 个电子迁移到细胞色素c y t o e h r o m eb ( 含两个b 型血红素b h 及b l ) 而得到氧化。 而在q i 点，电子从细胞色素迁到q i 点而使泛醌得到还原。r i e s k ef e s 中心的电 子通过c o m p l e xh i 中的c 汐t o c h r o m ec 】转移到c y t o e h r o m ee ，然后导入c o m p l e x 1 v 进而用于a t p 的合成。 。u n a d i 一 n d e ，“。p 夕j 、乡“ 弋”t ，b 缉 h 归 r 。夕 f _ j 。”9 7 相 f 蕊c i i 一7 j = 二- 一k o l h 归 m m r a d p , p - m r 叫r r o p “ 盯p o 图1 2p r o t o nm o v e m e n t sd u r i n g m i t o c h o n d r i a ln a d h0 x i d a f i o n a n da t p s y n t h e s i s 。 1 9 8 1 年至1 9 8 6 年间b e c k e r 及v o nj a g o w 等人【2 1 咖l 研究发现天然s t r o b i l u r i n s 杀菌剂与以前常用的杀菌抗生素抗霉素a n t i m y c i n 作用基本一样，都可以抑制复 合体c o m p l e xi i i ( 细胞色紊b c l 复合体) 的电子传递体系，只是抑制部位稍有不 同，天然s t r o b i l u r i n s 杀菌剂作用在辅酶q 氧化中心q o 点上，而抗霉素却是在另 一个中心q i 点上。这样可以归结出天然s t r o b i l u r i n s 杀菌剂在线粒体呼吸链中的 作用位点示意图( 见图1 _ 3 ) 1 2 3 1 。 图1 3t h es i t eo f a c f i o no f s t r o b i l u r i n s a n do u d e m a n s i n si nt h em i t o c h o n d r i a l r e s p i r a t o r yc h a i n s t r o b i l u r i n s 、o u d e m a n s i n s 和m y x o t h i a z o l e s 的活性来源于它们能键合在细胞 色素b 的q o 位置，从而抑制线粒体的呼吸作用：细胞色素b 是细胞色素b c l 复合物 f c o m p l e x ) 的一部分，位于真菌和其它真核体的线粒体内膜，一旦某个抑制剂 4 出色。其生物活性对p e n i c i l l i u mn o t a t u m 菌的杀菌活性高十倍以上，且温室笳栽 生测也表现出优良的广谱杀菌活性，在6 3 p p m 浓度下可8 5 以上抑$ 1 e r y s i p h e g r a m i n 趣p u c c i n i er e c o n d i t e p y r i c u l a r i ao r y z a e , d r e c h s l e r at e r e s , p l a s m o p a r a v n i c o l o 蕊p 碜t o p h i h o r i n f e s t a n s i i ， 尽管s f i b e n e ( 1 ) ( r _ 锄) 的光稳定性已优于s t r o b i l u r i na 很多，但它仍然不十 分稳定，此后，s c h i r m e r _ x 组在s f i b e n e ( 1 ) 成功基础上继续扩大研究范围，按时闻 顺序依次开发了化合物l 6 l 个系列i 拘s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂讲_ 2 7 l ( 图l - 4 ) ，他们 保留了其中a 一取代苯基睁甲氧基丙烯酸甲酯活性结构单元，只是改变苯环侧链结 构类型，结果找到了许多比s t i b e n e ( 1 ) 活性更高的化台物【鲥。 几乎同时，z e n e e e 公司c l o u 曲小组主要以o u d e m a n s i n a 和s t r o b i l u r i n a 为先 导体进行结构修饰，设计合成了几种仅保留1 3 甲氧基丙烯酸甲酯结构单元非共轭 体系的新结构化合物7 1 0 f 2 a - 3 0 l ( 图1 - - 5 ) ，但他们相对比较成功的活性结构竟 然与b a s f 公司s c h i r m e r d 、组开发的洳取代苯基良甲氧基丙烯酸甲酯活性结构单 元十分相似。其设计思想是使用二苯醚结构代替s l r o b i l u r i na 三烯结构合成出化 帅踯。s 协 4 23 图1 4b a s f 公司早期开发的部分s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂结构 合物1 1 幕1 1 2 d ”( 图1 - 5 ) ，此结构比s t i b e n e ( 1 ) 有更好的光稳定性，并也显示出了 高抗菌活性。z e n o c e 公司进一步对化合物1 l 和1 2 研究发现活性基团中的二苯醚结 构主要作用只是增加化合物的脂溶性，促进化合物的吸收和传输而对抗菌活性 没有帮助，但芳香环引入杂原子有利于活性提高，如化合物1 3 1 5 ( 图1 5 ) 的 活性有所改善3 2 州。经过了5 7 年的研究，合成了大约1 4 0 0 个化合物后，z e n e c e 公 司最终于1 9 8 9 年开发出了i c i - - a 5 5 0 4 ( 1 6 ，后来h q a z o x y s 打o b i n ) ( 图l - 5 ) 这 个有广泛市场前景的新化合物，并于1 9 9 6 年在德国上市出售，成为首批商品化的 6 y 蹄呲和 d 跆 与之键合，它将阻止细胞色索b 和c 1 之间的电子传递，从而，通过阻止a t p 的产 生而干扰真菌内的能量循环。由于这类天然产物与它们的合成同类物能在键合位 置相互替换，这就表明它们的键合是可逆的。据b e c k e r 等1 9 8 1 年报道：s t r o b i l u r i n s 、 0 u d 。m a l l s i n s 和m y x o t i l i 貔o l s 三者均作用在同一作用点上，而它们的结构上的共性 是均含有一个( d - p 甲氧基丙烯酸基团；所以应该是它可逆地与细胞色素b c l 复合 物的泛氢醌氧化点的中心镩合。 目前已经知道有许多种不同的呼吸抑制剂，然咖庄呼吸通道中，它们的键合 位置有许多差异。天然产物s 订o b i i l s 类杀菌荆中，首次分离出来的s 仃o b i l 皿n s 、 o u d e m a n s i n s 弄q m y x o t h i a z o l s 之所以重要，是因为人们认识到它们键合位置的独 特性和重要性，这种独特性是前所未有的。 通过对s t r o b i l u r i n s 杀菌剂的作用机理研究，可以得出以下结论： 1 、所有天然s t r o b i h a i n s 类抗生素以及合成的备类s l r o b i l u r i n s 类杀菌剂往往 有很好的杀菌效果且作用机制相同，尽管它们结构上存在很大差异性， 但它们均为抑制线粒俸呼吸而阻碍a t p 的合成。 2 、b 甲氧基丙烯酸甲酯及甲氧基肟醚甲酯结构等活性结构中式活性高亍 f z 式活性，且活性结构部分引入较大基团( 如将甲酯改成乙酯、 甲氧基改成乙氧基及引入杂环结构等) 会将降低杀菌剂的活性。 1 4 以s t r o b ii m r i n s 为先导化合物进行结构优化的研究概况 虽然天然抗生素有很多有价值的活性，但目前它们的应用范围仍然只是用作 药剂或作为研究细胞呼吸用的生化药剂，僵天然抗生素直接用于田间生浏时往往 表现出没有活性或活性很弱，不能作为农药进行使用，这是因为它们的结构上存 在严重的缺陷，即由于天然抗生素的多烯结构见光不稳定以及易氧化断链引起， 例如s t r o b i l u r i na 在薄板试验中发现其对光化学损失的半衰期仅1 分钟，解决这 些问题必须从化合物的结构改造入手，最早从事这方面研究工作的是b a s f 和 z e n e c e ( 现合并到i c i 公司) 两个公司，下面将介绍对s t r o b i l u r i n 结构改造研究 的进程。 1 ，4 1 早期的结构变体 1 9 8 5 年，b a s f 公司s c h i r i 嗽小组【2 4 j 使用芳香桥替代s t r o b i l u r i na 三烯结构中 的之间烯键，达到稳定天然产物的目的，并合成f l j s t i b e n e ( 1 ) ，其生测结果十分 呶。戈o 。碰 矗眦妒 m e o 圈1 5z e n e c e 公司早期开发的部分s t r o b i l u r i n s 类杀菌剂结构 s t r o b i l u d a s 瓷杀菌铡。 攫于b a s f 公司攀日z e n e c e 公司早期开发的经验及成功实例，人们开始对设计以 天然抗生索为先导体开发出系列含有b 甲氧纂丙烯酸甲醑结构单元的s t r o b i l u r i n s 类摹莲裁窍了毙较一蘩认识，归纳熬寒冀缘学结构霹分为三丈帮分：蟋链郝分， 桥结构部分和活性结构部分( 又称药效基丽) ( 见图1 - 6 所示) 灌予这个设计恩想世 界备誉公司毽缭绣舜震了忿类杀蓥甓翡磅突开发王俸，仅1 9 8 6 1 9 9 7 年阗毯赛蚕 国公司已申请t 5 0 0 多份专利，报道了3 万多种化合物阎。 挢结构部构部分 塑1 - 6s t r o b i k w i n s 类杀菌赛终构分析 1 4 ，2 先导结构优化的第二个阶段：各大公司的竞相研发 在早翅豹结搀改逵魏避程中，z e n e c e 公司毙b a s f 公司建审请了专列。矮柬 7 妒帆 0 皋啡 啪 丑姒黼 b a s f 公司奋起直追，他们合成化合物1 7 的类似物1 8 、1 9 和2 0 ( 图l 一7 ) 随 后于1 9 8 6 年7 月1 6 日申请了结构如通式2 1 ( 图l 一7 ) 所示的欧洲专利 ( e p 2 5 3 2 1 3 ) p “。b a s f 公司在申请了专利之后，就开始了对化合物1 8 和1 9 的优 化研究，并于1 9 8 9 年确定了化合物2 2 即醚菌酯( k r e s o x i m m e t h y l ) ( 图l - 7 ) ，尽管 活性还有比它更好的，但从工业化生产和成本的角度考虑，醚菌酯是高杀菌活性 和商效的商业因素的最有优势的结合。 q 。分x m ”e o 妒 o x 擘n 八o y 一 8 只删。 吣 6 跆姚 帅 r 1 o 、j - 艮 0 m e 2 5r i = c h a ，r 2 = h e t e r o a r y l c h a o 、办。m 。 o m e 2 6 备隅 o m e t d f l o x y s t r o b i n 图1 9t r i f l o x y s t r o b i n 的开发 他们将一个新的侧链引入了烯醇醚结构，令人吃惊的是与前面提到的苯氧式和苯 氧甲基式结构相比，将2 5 和2 6 型化合物的侧链采用肟醚的结构得到了更好的生 物活性1 4 1 ，4 2 】。最终n o v a r t i s 公司开发出了一种具有此种结构的活性物质，代码为 c g a2 7 9 2 0 2 ，产品名t r i f l o x y s t r o b i n i4 3 1 。 1 5 结构活性关系 1 5 1 药效团的变化 活性结构部分通常为如下结构1 4 4 1 ： m e o 甲m e o n 如m e o n 。 图1 - 1 0 主要的活性结构部分 其他变化的部分实例为： 十一、删产扒删产肚巾”十“产渊 巾 矽。沙协黼产a 图i - i1 活性结构的部分其它变化 另外个有趣的事例是b a s f 公司报道的不含双键的活性结构部分，即： m e - o o c n 、0 。m a 。 在筛选新的药效团结构时，酵母线粒体试验是个很重要的手段：所有的被测试 的物质都以化合物1 为参照物，来测试它们的幻( 1 5 0 指的是所用杀菌剂对所测 试真菌的抑制率达到5 0 时所需系菌剂的最低浓度，浓度越低说明杀菌剂的活 性越好) 来这样我们就能够比较不同物质之间的活性差异；所测得的厶d 值与相 i s 0 ( t e s ts u b s t a n c e ) 应的1 的值相比用f 表示： 1 5 0 ( 1 ) 9 这里将化合物l 的f 值定义为l ，f 值越小，就代表杀菌嗣的活性越好；下面 的表是在使用相同的桥键和侧链的条件下，对一些常见且容易得到的药效团结构 的f 值进行了测定，从不同结构的药效团所具有的不同的f 值( 如图卜1 2 ) ，我 们可以得出结构活性关系方面的信息h 酊。 从上面的数据可以看出以下几点h 7 】： ( 1 ) 药效团的结构可以在一定范围内变化，并不致使目标分子的活性有很大 的改变：例如：巴豆酸酯2 8 、酮醣( 3 1 和3 2 ) 、n 一甲氧基碳酸j 骆( 3 9 ) 三种化合 物和两种经典的药效团的结构( 烯醚酯3 与肟醚酯2 2 ) 的活性在一个级别上； 3 4 、4 0 、4 1 和4 2 四种不同药效团结构的化合物和扁桃酸酯衍生物4 3 和4 4 一样 具有相当的活性。 ( 2 ) 当药效团外围烷基取代基增大时，活性将可能发生较大幅度降低；例如： 相对于2 2 ( f = 0 6 0 ) ，2 9 ( f = 3 5 ) 和3 0 ( f = 2 2 ) 中均以乙基取代代替了甲基，活性 降低；药效团的中心双键的构型也不能被随意改变而不其活性发生较大变化，例 如，就( 固- 2 2 和( z ) 2 2 相比较来说，明显e 式的活性要比z 式的活性好的多。 h n f = 3 9 ( 3 ) 与侧链类似， o , & & ，。&p p ，0 社伊，o p 妒 o 、h n 、