（有机化学专业论文）基于ugi反应的123噻二唑衍生物的分子设计及生物活性研究.pdf

摘要 摘要 系统获得性抗性( s a r ) 是一种重要的植物种防卫系统，植物激活剂可以诱导 植物产生系统获得性抗性。植物激活剂是指本身及其代谢物无直接的杀菌活性， 但能诱导植物的免疫系统产生广谱、持久和滞后的系统获得抗病性能的化学物 质及其前体。商业化的植物激活剂噻酰菌胺( t d l ) 和活化酯( b t h ) 均是1 ，2 ，3 噻二 唑的衍生物，它们能释放n 2 而降解，环境相容性好。此外，l ，2 ，3 噻二唑衍生物 具有包括除草、植物生长调节、杀虫和抗病毒以及诱导植物产生抗病性等在内 的广泛的生物活性，而且本课题组的前期研究也发现了一个新的植物激活剂先 导化合物甲噻酰胺( n 一( 5 甲基1 ，3 噻唑2 基) 4 甲基1 ，2 ，3 噻二唑5 - 甲酰胺) ( 试 验代号s z g 7 ) 。 本论文根据农药分子设计和构效关系的原理，以4 一甲基1 ，2 ，3 噻二唑5 甲酸 为原料，利用u 西四组分缩合反应设计并成功合成了五个系列共9 0 个未见文献 报道的化合物，分别是：n 叫环己基一2 一芳基乙酰胺2 基) n 环己基4 甲基- 1 ，2 ，3 噻二唑5 甲酰胺，n ( n 环己基2 芳基乙酰胺2 一基) n 一正丙基4 _ 甲基1 ，2 ，3 噻二 唑5 甲酰胺，n ( n 环己基一2 芳基乙酰胺一2 基) - n ( 3 氯- 4 甲基苯基) - 4 甲基 1 2 ，3 噻二唑5 甲酰胺，n ( n 环己基2 芳基乙酰胺2 基) n ( 3 氟4 甲基苯 基) 4 甲基一1 ，2 ，3 一噻二唑5 甲酰胺，n m 异丙基2 芳基乙酰胺2 一基) - n ( 3 氟禾 甲基苯基) 4 甲基1 ，2 ，3 噻二唑5 一甲酰胺。所有化合物的化学结构均经核磁共振 氢谱和高分辨质谱的确认；选择化合物z x - 2 1 1 培养了单晶，并以x 射线晶体 衍射法测定了其晶体结构。 离体杀菌活性测定结果表明，本论文合成的大部分化合物在5 0 “g m l 时具 有显著的离体杀菌活性，其中，化合物z x 4 9 和z x - 4 1 4 具有广谱的杀菌活性； z x - 4 9 的离体杀菌活性为：花生褐斑病菌( c e r c o s p o r aa r a c h i d i c o l a ) 7 1 4 3 ，番 茄早疫病菌似l t e r n a r i as o l a n i ) 1 0 0 ，小麦赤霉病菌( g i b b e r e l l az e a e ) 6 1 5 4 ，苹果 轮纹病菌( p h y s a l o s p o r ap i r i c o l a ) 8 4 6 2 ，水稻纹枯病菌( p e l l i c u l a r i as a s a k i i ) 7 3 9 1 ，西瓜炭疽病菌( c o l l e t o t r i c h u ml a g e n a r i u m ) 9 4 7 4 ，立枯丝核菌 ( r h i z o c t o n i as o l a n i ) 9 7 14 ，马铃薯晚疫病菌( p h y t o p h t h o r ai n f e s t a n s ( m o n t ) d e 肋砂) 8 8 2 4 ；z x - 4 1 4 的离体杀菌活性为：对甜菜褐斑病菌( c e r c o s p o r ab e t i c o l a ) 6 6 6 7 ，花生褐斑病菌( c e r c o s p o r aa r a c h i d i c o l a ) 7 8 5 7 ，苹果轮纹病菌 摘要 ( p h y s a l o s p o r ap i r i c o l a ) 5 3 1 9 ，水稻稻瘟病菌( 聊r i c u l a r i ag r i s e a ) 5 7 1 4 ，立枯 丝核菌( r h i z o c t o n i as o l a n i ) 5 1 1 6 。 离体抗病毒( 半叶枯斑法) 测定结果表明，本论文合成的大部分化合物在 5 0 0 1 t g , m l 和l o o p g m l 时对烟草花叶病毒( t o b a c c om o s a i cv i r u s ，t m v ) 具有一定 抑制活性。化合物z x - 1 1 9 、z x - 2 8 、z x - 5 5 、z x 5 1 1 、z x - 5 1 4 的抗t m v 活 性与对照药剂病毒唑或t d l 相当或高于病毒唑或t d l ，其中化合物z x - 2 8 在 5 0 0 l g m l 和1 0 0 p g m l 时的活性分别为7 0 8 3 和6 2 5 0 。 选择了离体抗病毒活性好的部分化合物对烟草花叶病毒( t o b a c c om o s a i c v i r u s ，t m v ) 进行了钝化、保护、治疗和诱导活性的测定，结果表明，化合物 z x 2 8 、z x - 5 6 和z x 5 9 的钝化活性与病毒唑相当；化合物z x 孓1 、z x - 5 3 、 z x 5 9 、z x - 5 - l o 、z x 5 1 1 、z x - 5 1 2 的治疗活性与病毒唑相当或高于病毒唑； 化合物z x 2 8 、z x - 2 1 1 、z x - 4 1 、z x - 4 8 、z x - 4 9 、z x - 4 1 2 、z x 4 _ 1 7 、z x 5 - 6 、 z x - 5 1 4 、z x 5 - 1 6 既有很好的保护活性又有很好诱导效果，其活性均高于相应 的阳性对照药剂病毒唑或t d l 。 诱导黄瓜幼苗抗黄瓜灰霉病的活性测定结果表明，本论文合成的化合物的 诱导活性均低于5 0 ，低于阳性对照药剂的诱导活性。 构效关系的初步探索发现，在分子结构中引入3 氟4 _ 甲基苯基、3 氯4 甲 基苯基和三氟甲基苯基可以保持或提高分子的生物活性。 关键词：1 ，2 ，3 - 噻二唑u g i 反应杀菌剂抗病毒活性诱导抗病活性构效关系 i i a b s t r a c t a b s t r a c t p l a n te c l i c i t o r sp r o t e c tp l a n t sa g a i n s tp a t h o g e na t t a c k i n gb ya c t i v a t i n gt h e i r s y s t e m i ca c q u i r e dr e s i s t a n c e ( s a r ) ，av e r yi m p o r t a n ti n n a t ei m m u n es y s t e mi np l a n t s b o t ht i a d i n i l ( t d l ) a n da c i b e n z o l a r - s - m e t h y l ( b t h ) w e r ec o m m e r c i a l i z e dt y p i c a l p l a n te c i l t i t o r sc o n t a i n i n g1 , 2 ，3 一t h i a d i a z o l em o i e t y t h e yw e r ee a s i l yd e g r a d e db y r e l e a s i n gn 2i nt h ea g r o e n v i r o n m e n t t h ed e s i g no f t h i st h e s i si sb a s e do nt h ef a c tt h a t l ，2 ，3 - t h i a d i a z o l e d e r i v a t i v e s d i s p a y e d v i a r i o u s b i o l o g i c a l a c t i v i t i e s i n c l u d i n g h e r b i c i d e ，p l a n tg r o w t hr e g u l a t i o n , i n s e c t i c i d e ，f u n g i c i d ea n ds y s t e m i ca q u i r e d r e s i s t a n c e ，a sw e l la so u rf o r m e rs t u d i e so nn o v e lp l a n te l i c i t o rd e v e l o p m e n tw h i c h d i s c o v e r e d t h a t ，n - ( 4 一m e t h y l - 1 ，3 - t h i a z o l - 2 一y 1 ) - l ，2 ，3 一t h i a d i a z o l e - 5 - c a r b o x a m i d e ( e x p e r i m e n t a lc o d e ：s z g - 7 ，s u g g e s t e de n g l i s hc o m m o nn a m e ：m e t h i a d i n i l ) w a sa n o v e le l i c i t o rl e a d i n gw i t hg o o di n d u c t i o no fs y s t e m t i ca c q u i r e dr e s i s t a n c e a c c o r d i n gt ot h ep r i n c i p l e so fp e s t i c i d em o l e c u l a rd e s i g n a t i o na n dq u a n t i t a t i v e s t r u c t u r ea c t i v i t yr e l a t i o n s h i p ( q s a r ) ，9 0n o v e l1 , 2 ，3 - t h i a d i a z o l ed e r i v a t i v e sa m o n g 5s e r i e sw e r ed e s i g n e da n ds y n t h e s i z e dv i au g if o u r - c o m p o n e n tc o n d e n s a t i o n r e a c t i o n ( u - 4 c r ) w i t h4 - m e t h y - 1 ，2 ，3 - t h i a d i a z o l e - 5 - c a r b o x y l i ca c i d t h e s en o v e l c o m p o u n d si n c l u d en ( ( c y c l o h e x y l c a r b a m o y l ) ( a r y l ) m e t h y l ) - n - c y c l o h e x y l 4 - m e t h y l - 1 ，2 ，3 一t h i a d i a z o l e 一5 一c a r b o x a m i d e ，n - ( ( c y c l o h e x y l c a r b a m o y l ) ( a r y l ) m e t h y l ) - n - p r o p y l 一 4 - m e t h y l 1 ，2 ，3 一t h i a d i a z o l e - 5 c a r b o x a m i d e ，n - ( ( c y c l o h e x y l c a r b a m o y l ) ( a r y l ) m e t h y l ) - n 一( 3 一c h l o r o - 4 一m e t h y l p h e n y l ) 一4 一m e t h y l - 1 ，2 ，3 一t h i a d i a z o l e - 5 - c a r b o x a m i d e ，n - ( 3 一f l u o r o 一 4 - m e t h y l p h e n y l ) 一n - ( ( c y c l o h e x y l c a r b a m o y l ) ( a r y l ) m e t h y l ) 一4 一m e t h y l 一1 ，2 ，3 一t h i a d i a z o l e 一 5 - c a r b o x a m i d ea n d n 一( 3 一f l u o r o 一4 一m e t h y l p h e n y l ) - n 一( ( i s o p r o p y l c a r b a m o y l ) ( a r y l ) m e t h y l ) 一4 一m e t h y l - 1 ，2 ，3 - t h i a d i a z o l e - 5 - c a r b o x a m i d e a l ls t r u c t u r e sw e r ec h a r a c t e r i z e d b y1 hn m ra n dh i u 讧s s i n g l ec r y s t a lo fc o m p o u dz x - 2 1 1w a sc u l t u r e da n d a n a l y z e db yx r a yc r y s t a ld i f f r a c t i o nt e c h n i q u e st oc o n f i r mi t ss t r u c t u r e t h er e s u l to ff u n g i c i d es c r e e n nv i t r oi n d i c a t e dt h a t m o s tn e w l ys y n t h e s i z e d c o m p o u n d se x h i b i t e dg o o df u n g i c i d a la c t i v i t ya t5 0 i t g m l c o m p o u n dz x - - 4 - 9h a d b r o a d s p e c t r u m o fg o o da c t i v i t i e s a g a i n s tf o l l o w i n gf u n g it e s t e d ，c e r c o s p o r a a r a c h f d i c o l a71 4 3 ，爿l t e r n a r i as o l a n i10 0 g i b b e r e l l az e a e 6 1 5 4 ， i i i a b s t r a c t p h y s a l o s p o r ap i r i c o l a 8 4 6 2 ，p e l l i c u l a r i as a s a k i i7 3 91 ，c o l l e t o t r i c h u m l a g e n a r i u m9 4 7 4 ，r h i z o c t o n i as o l a n i9 7 14 ，尸砂t o p h t h o r ai n f e s t a n s ( m o n t ) d e b a r ) , 8 8 2 4 z x - 4 1 4 a l s o e x i b i t e db r o a d - s p e c t r u mo fg o o da c t i v i t i e s a g a i n s t f o l l o w i n gf u n g it e s t e d ，c e r c o s p o r a b e t i c o l a 6 6 6 7 ，c e r c o s p o r aa r a c h i d i c o l a 7 8 5 7 ，p h y s a l o s p o r ap i r i c o l a5 3 1 9 ，p h y r i c u l a r i ag r i s e a5 7 1 4 ，r h i z o c t o n i a s o l a n i5 1 1 6 t h er e s u l t so fa c t i v i t ys c r e e n i n g ( h a l fl e a f j u i c ym e t h o d ) a g a i n s tt o b a c c om o s a i c v i r u s ( t m v ) i n d i c a t e dt h a t ，m o s tc o m p o u n d si nt h i st h e s i se x h i b i t e dc e r t a i nd e g r e eo f d i r e c ti n h i b i t i o na c t i v i t i e sa g a i n s tt m v c o m p o u n d sz x - 1 - 1 9 ，z x - 2 - 8 ，z x - 5 5 ， z x - 5 1 1 ，z x 5 - 1 4h a dg o o da n t i - t m va c t i v i t ya se q u a l 鹤o rh i g h e rt h a nt h a t0 f p o s i t i v ec o n t r o l r i b a r i v i na n dt d la t5 0 0 9 9 m la n d10 0 1 x g m lr e s p e c t i v e l y c o m p o u n dz x 一2 - 8e x h i b i t e de x c e l l e n ta n t i - t m va c t i v i t yw i t l l7 0 8 3 a n d6 2 5 0 o fi n h i b i t i o nr a t i oa t5 0 0 i t g m la n d10 0 “g m lr e s p e c t i v e l y b a s e do nt h er e s u l t so fs c r e e n i n g nv i t r o ，s o m en o v dc o m p o u n d sw i t hg o o d d i r e c t 锄t i t m va c t i v i t yw e r ec h o s e nf o ra c t i v i t yd e t e r m i n a t i o no fp r o t e c t i o n , i n a c t i v a t i o n , c u r a t i v ee f f e c ta n di n d u c t i o na c t i v t i e sa g a i n s tt m v i tw a sn o t e w o r t h y t h a t , c o m p o u n d sz x - 2 8 ，z x - 5 - 6a n dz x - 5 9e x h i b i t e dg o o di n a c t i v a t i o ne f f e c ta s t h a to fp o s i t i v ec o n t r o lr i b a r i v i n c o m p o u n d sz x _ 5 - 1 ，z x - 5 3 ，z x - 5 - 9 ，z x - 5 - 1 0 ， z x - 孓1 1a n dz x - 5 - 1 2s h o w e dg o o dc u r a t i v ee f f e c ta g a i n s tt m vw h i c hw a se q u a lo r h i g h e rt h a nt h a to fp o s i t i v ec o n t r o lr i b a r i v i n ，c o m p o u n d sz x 一2 8 ，z x - 2 - 1 1 ，z x 4 - l ， z x - 4 8 ，z x _ 4 - 9 ，z x - 4 - 1 2 ，z x - 4 一1 7 ，z x 一5 6 ，z x - 5 - 1 4a n dz x 5 - 1 6e x h i b i t e d h i g h e rp r o t e c t i o na n di n d u c t i o na c t i v t i e sa g a i n s tt m vt h a nr i b a r i v i no rt d l r e s p e c t i v e l y b a s e do nt h er e s u l t so fb i o l o g i c a la c t i v i t i e ss e c r e e n i n g ，p r e l i m i n a r ys t u d yo n q s a ri n d i c a t e dt h a t ，c o m p o u n d sw i t h3 - f l u o r o 一4 一m e t h y l p h e n y l ，3 一f l u o r o - 4 一m e t h y l p h e n y lo r3 - ( t r i f l u o r o m e t h y l ) b e n z y le x h i b i t e db e t t e rb i o l o g i c a la c t i v i t i e s k e yw o r d s ：1 , 2 ，3 一t h i a d i a z o l e ，d e r i v a t i v e s ，u 舀一4 c r ，f u n g i c i d e ，a n t i v i m sa c t i v i t y , i n d u c t i o no fs a r ，q s a r i v 南开大学学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，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，本学位论文 的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的 作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集 体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任 由本人承担。 学位论文作者签名：左和日 归( i 年厂月 南开大学学位论文版权使用授权书 本人完全了解南开大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意 如下各项内容：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，并采用影印、缩印、扫描、数字化或 其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本学位论文全文或者 部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文 的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文 的部分或全部内容用于学术活动。 学位论文作者签名：左翔 2 妒 年歹月弓7 日 经指导教师同意，本学位论文属于保密，在年解密后适用 本授权书。 指导教师签名：学位论文作者签名： 解密时间1年 月日 各密级的最长保密年限及书写格式规定如下： 第一章前言 第一章前言 第一节植物激活剂 植物在自然界中总是受到多种病原体的侵袭，在与病原体的竞争中形成了 相互作用的关系。植物和病原菌之间的互作关系可分为非亲和性和亲和性两种， 亲和性互作表现为感病，非亲和性互作表现为抗病。然而非亲和性互作仍较亲 和性互作普遍，由亲和性互作引起的感病只是少数和例外，这主要与植物的多 重防御体系有关。植物对病原菌的防御体系包括两个层次：植物通过本身的某 些结构因子和化学因子形成的防御体系。前者主要包括细胞壁的角质、蜡质、 木质素、特殊的气孔结构；后者包括降解病原细胞壁的酶，如几丁质酶和葡聚 糖酶，病原物降解酶抑制剂如植保素和有毒酚类化合物，以及一些结构性杀菌 物质等。当病原菌成功侵入植物时，植物就启动第二层防御体系。这种受病原 菌诱导的防卫系统包括过敏性反应( h y p e r s e n s i t i v er e a c t i o n ，h r ) 和系统获得性抗 性( s y s t e m i ca c q u i r e dr e s i s t a n c e , s a r ) 1 1 。 对植物来说，系统获得性抗性是其各种防卫系统中非常重要的一种。通常 认为，它是指植物在局部遭受病原物侵染、生物或非生物因子刺激后，能诱导 植株产生对随后入侵的病原物的广泛抗性，又称为系统获得抗性。早在2 0 世纪 6 0 年代，r o s s 通过对烟草预先接种烟草花叶病毒( t o b a c c om o s a i cv i r u s , t m v ) 发 现其对病毒侵染产生了抗性，并提出了系统获得性抗性的概斜3 1 。几十年来，人 们在其产生的作用机制和寻找新的植物激活剂方面做了大量的研究h j 。 植物激活剂是指本身及其代谢物无直接的杀菌活性，但能诱导植物的免疫 系统产生广谱、持久和滞后的系统获得抗病性能的化学物质及其前体，包括生 物源的蛋白类、寡糖类和糖蛋白类以及不饱和脂肪酸等生物因子和生物源的内 源乙烯( e t ) 、水杨酸( s a ) 、茉莉酸( j a ) 和一氧化氮( n o ) 以及一些外源的化合物【5 垲j 。 它的主要作用机制是通过基因调控和表达使植物产生病程相关蛋i 刍( p r 蛋 白) ，通过一系列的信号传导，引起植物体内木质素在细胞壁沉积和内源水杨酸 r s a ) 的累积以及防御酶系如苯丙氨酸解氨酶( p a l ) 的变化，从而形成对外来病原 物在物理上和化学上的防御机制而达到保护植物免受浸染和危害p j 。 我们通过总结植物激活剂的研究进展，发现植物激活剂具有如下特点：( i ) 第一章前言 本身无显著的杀菌或抑菌作用或仅有很低的杀菌或抑菌活性，但能诱发植物自 身的免疫系统抵御病害的侵袭。( i i ) 作用机制完全突破了传统的直接杀菌和抗菌 的模式。( i i i ) 植物抗病激活剂诱导产生的系统抗病性具有持效和广谱的特性，并 可遗传给后代。( i v ) 不会对病原菌产生选择压力，不易产生抗药性。( v ) 对不具有 致病性的腐生菌、颉颃菌无影响，不污染环境，有利于维持生态系统中微生物 之间复杂而又微妙的平衡关系，是典型的生态型农药。( v i ) 植物抗病激活剂诱导 激活的抗病反应类似于作物的抗病品种，单子叶植物和双子叶植物均可经植物 抗病激活剂诱导产生系统获得抗性。( v i i ) 植物抗病激活剂与常规杀菌剂联合使用 具有相加或协同作用。( v i i i ) 凭借自然诱发产生s a r 在表达时间和表达水平上难 以预测和控制【l u l 。 综上所述，植物激活剂既在农业生产上具有广泛的应用价值，也在植物的 抗病机理研究方面有着很重要的作用。但是目前商业化的植物激活剂品种很少 并且应用范围有限，研制新的植物激活剂品种具有很大的价值。此外，由于确 定结构的植物激活剂种类不多，需要通过化学合成来找到更多结构明确的植物 激活剂作为样本来进行植物的抗病机理的研究。 第二节具有生物活性1 , 2 ，3 噻二唑衍生物 烯丙异噻哗( p r o b e n a z o l e ) 、2 , 2 一二氯- 3 ，3 一二甲基环丙羧酯( d d c c ) 、水杨酸甲酯 ( m e j a ) 、茉莉酸甲酯( m j ) 和脑苷脂a 、c 及其去葡萄糖产物n - 脂酰基鞘胺醇、 噻酰菌胺( t d l ) 、3 。丙酮基3 羟基羟吲哚( a h 0 ) 等5 1 。其中，商品化较为成功的 有苯并 1 , 2 ，3 噻二唑一7 一硫代羧酸甲酯、噻酰菌胺( t d l ) 和烯丙异噻哗 磊定式村杏呲文岩：& 定 村仓c h 3 积岩酽 第一章前言 1 2 1 1 b t h ( 活化酯) b t h 中的苯并 1 ，2 ，3 噻二唑7 硫代s 甲酯( c g a2 4 5 7 0 4 ) 商品化最为成功， 主要用于防治小麦白粉病，同时兼治叶枯病和锈病，药效可持续1 0 周，还可防治 烟草霜霉病。它主要影响小麦白粉菌的侵入和初生、次生吸器的形成，对孢子 萌芽和附着胞的形成没有影响。研究表吲1 1 】，b t h 只有在接种前4 7 天处理小 麦才能产生保护效果，而白粉菌侵染小麦植株后再用b t h 处理对病害的发展则 几乎没有什么影响。利用差异筛选和差别显示技术，用b t h 处理4 天后，在小 麦植株上检测到5 种诱导产生的小麦c d n a 克隆，用亲和的小麦白粉病菌侵染 小麦也能诱导相同的基因。因而b t h 被认为是最经典的植物激活剂之一。从化 学结构上来看，它兼具苯并1 ，2 ，3 噻二唑噻二唑环和硫代酯基结构。 目前，在对植物激活剂及s a r 的研究中，b t h 是最常用的植物激活剂，被 用于进行机理性的研究。除此之外，对于b t h 本身的研究，近年来也取得了一 些进展。例如，a b o e l y o u s r 等【1 2 1 发现，b t h 在与一些生物防治的药剂混合下可 以对棉根腐病( c o t t o nr o o tr o td i s e a s e ) 取得较好的防治效果。f a o r o 等【1 3 】研究了 b t h 对大麦白粉病的防治。r o s t a s 等【1 4 j 发现，在被鳞翅目幼虫取食前经b t h 预 处理的玉米，对幼虫天敌拟寄生物的引诱性要远高于未经b t h 预处理的对照。 他们认为，植物s a r 防御体系的激活与植物对食草动物的防御相容甚至有着间 接的增强作用。 1 2 1 2t d l ( 噻酰菌胺) t d l 主要用于防治水稻稻瘟病，其持效期长，在移栽当天于育苗箱使用后 可维持8 0 天以上的防治效果。同时，其亦可在水田使用，同样显示了良好的速 效和持效性。除了水稻稻瘟病外，此药对水稻白叶枯病、细菌性谷枯病等细菌 病害均有效【i5 1 。该药剂本身对病菌的抑制活性较差，其作用机埋主要是阻止病 茵菌丝侵入邻近的健康细胞，并能诱导产生抗病基因。叶鞘鉴定法计算稻瘟病 对水稻叶鞘细胞侵入菌丝的伸展度和叶鞘细胞实验可以观察到该药剂对已经侵 入细胞的病菌抑制作用并不明显，但病菌的菌丝很难侵入邻近的健康细胞，说 明该药剂本身对稻瘟病病菌的抑制活性较弱，但可以有效地阻止病菌菌丝对邻 近的健康细胞侵害，阻止病斑的形成。研究表吲1 6 】，它可以激活植物的s a r 以 及防御基因的表达。因此t d l 也被认为是一种有效的植物激活剂。从化学结构 看，它兼具l ，2 ，3 噻二唑和苯酰胺结构。 3 第一章前言 1 2 1 3 其他具有诱导活性的1 2 ，3 一噻二唑衍生物及类似物 除了上述两种具有1 ，2 ，3 噻二唑结构的商品化植物激活剂，具有异噻唑结构 的烯丙异噻唑也被认为是植物激活剂。烯丙异噻唑早在1 9 7 5 年就在日本登记， 用于水稻稻瘟病的防治。烯丙异噻哗对稻瘟病具有较好的保护作用，对病菌的 侵入和扩展都有抑制作用【l7 1 。从生物机制上看，烯丙异噻唑通过活化寄主植物 的防卫系统诱导稻株体内分泌出a 亚麻酸等数种高级脂肪酸，使p r p 积累并提 高与抗病性相关酶如过氧化物酶、苯丙氨酸解氨酶的活性等作用而诱导水稻产 生抗病性。同时，木质素积累也是对病原菌向邻近细胞扩展形成物理屏障。因 此近期研究表明烯丙异噻唑是一种植物激活剂，该化合物对致病抗菌活性低或 无抗菌活性，但能诱导寄主植物产生抗病【1 引。从化学结构看，它兼具苯并异噻 唑和烯丙氧基结构。 此外，徐玉芳等【1 9 】报道了一些7 位甲酸酯取代的苯并噻二唑具有较好的诱 导活性。发现此系列化合物不仅可以通过氧化裂解( o x i d a t i v eb u r s t ) 作用提升植物 体内h 2 0 2 的浓度，还能提高苯丙氨酸解氨酶的活性。 另外，本课题组已经设计并合成了一系列取代噻唑的4 甲基1 ，2 ，3 一噻二唑5 甲酰胺新化合物并进行诱导抗病活性的研究，取得了很大的进展。其中n 一( 5 甲 基1 ，3 噻唑2 基) 4 甲基1 ，2 ，3 噻二唑5 甲酰胺( 甲噻酰胺，试验代号：s z g 7 ) 具有非常好的诱导性。 通过诱导抗病活性研究，该先导化合物诱导烟草抗t m v 的活性与t d l 相 当，而且能够诱导金丝桃属植物贯叶连翘和元宝草产生金丝桃素类物质金丝桃 素( h y p e r i s i n ，简称h p ) 、伪( 假) 金丝桃素( p s e u d o h y p e r i c i n ，简称p h p ) 、原假金 丝桃素( p r o t o p s e u d o h y p e r i c i n ，简称p p h p ) 、贯叶金丝桃素( h y p e r f o r i n ，简称h f ) ， 试验结果发现，甲噻酰胺的衍生物具有诱导贯叶连翘和元宝草组培苗代谢产物 p h p 、h p 或h f 的合成能力并诱导生物量的增加；在水培条件下也验证了甲噻 酰胺的诱导活性，诱导时间的规律得到基本确定；在固体培养条件下，添加 2 5 1 u n o l l 与5 0 i - t m o l l 甲噻酰胺相比，对代谢产物合成影响的差异不显著【2 m 2 i 】。 我们注意到上述植物激活剂的结构中均包括有氮及硫原子的五元杂环，其 中1 2 ，3 噻二唑结构表现突出。由于1 ，2 ，3 噻二唑是噻二唑中唯一能通过释放n 2 而降解的化合物，且该反应不可逆，因此，这类化合物环境相容性好。再考虑 到b t h 的合成相对困难，成本较高，因此，以原料易得的4 甲基1 ，2 ，3 噻二唑 甲酸为中间体设计合成含有4 甲基1 ，2 ，3 噻二唑结构的植物激活剂切实可行。 4 第一章前言 1 2 2 具有其他生物活性的1 2 ，3 一噻二唑衍生物 l ，2 ，3 噻二唑衍生物除了在植物激活剂的研制方面有着重要的作用，许多 l ，2 ，3 噻二唑衍生物还具有杀菌、除草、杀虫等多种生物活性。 e b e r h a r d 等【2 2 j 研究发现，2 ( n 芳基n 1 ，2 ，3 噻二唑羰基) 胺基丁内酯类化合 物对苹果恶疫霉( p 砂t o p h t h o r ac a c t o r u m ) ；马铃薯晚疫病菌( p h y t o p h t h o r a i n f e s t a n s ) ；草莓寄生疫霉( p h y t o p h t h o r ap a r a s i t i c a ) ；黄瓜霜霉病 ( p s e u d o p e r o n o s p o r ac u b e n s i s ) ；蛇马草假霜霉( p s e u d o p e r o n o s p o r a ) 洋葱霜霉病 ( p e r o n o s p o r ad e s t r u c t o r ) ；葡萄霜霉病( p e r o n o s p o r av i t i c o l a ) ：向日葵霜霉病菌 ( p l a s m o p a r ah a l s t e d i i ) 莴苣霜霉病( b r e m i al a c t u c a e ) 的防治效果较好。他们还发 现1 ，2 ，3 一噻二唑取代的苯胺类化合物对白粉病、霜霉病和晚疫病等有很好的防治 效果。对其进行结构改造得到的化合物对番茄疫菌( 肋y t o p h t h o r a ) 、葡萄霜霉病 菌( p l a s m o p a r av i t i v c o l a ) 、小麦白粉病菌( e r y s i p h p 删，2 伽厶) 活性超过呋霜灵【2 3 1 。 f u j i 脑【2 4 j 研究发现一些4 氟乙基1 ，2 ，3 噻二唑一5 酰胺类化合物可用于控制 病原真菌，同时也具有良好的杀虫和除草活性，可用于叶面喷洒和土壤处理。 经i i y a m a 优化结构的1 ，2 ，3 噻二唑取代的肟类化合物是广谱的杀菌剂，对藻菌引 起的植物病害特别有效【2 5 1 。 “等【2 6 j 研究发现，n ( 1 ，2 ，3 噻二唑4 酰基) 氨基甲酸酯衍生物与s 烷基 n 一( 1 ，2 ，3 噻二唑4 一酰基) 硫代氨基甲酸酯衍生物均具有较好的杀菌活性。生测结 果显示，所得化合物对赤霉菌( g z e a e ) 和黑斑病菌似k i k u c h i a n a ) 具有不同层次的 杀菌活性，同时发现氧原子连接的化合物活性要比硫原子连接的高，活性还取 决于烷基碳链的。 t s u b a t a 等 2 7 - 2 9 报道了对水稻枯萎病( 毋，- f 洌肠，纪o r y z a e ) 、纹枯病( r h i z o c t o n i a s o l a n i ) 、葡萄霜霉病( p l a s m o p a r av i t i c o l a ) 、燕麦冠锈病( p u c c i n i ac o r o n a t a ) 、番茄 晚疫病( p h y t o p h t h o r a ) 等一系列病害活性很好的1 ，2 ，3 一噻二唑衍生物。 具有除草活性的1 ，2 ，3 噻二唑类化合物文献报道报道较少，v o l p p 掣刭) 】发现， n ( 4 氰基1 ，2 ，3 噻二唑5 基) 丙酰胺具有较好的选择性的芽前芽后除草活性。 k r u e g e r 等研究发现【3 ，此类化合物也具有较好的杀菌活性，对灰霉菌( b o t r y t i s c i n e r e a ) 、尾孢菌( c e r c o s p o r a ) 、白粉菌( e r y s i p h a l e s ) 、稻瘟菌( m a g n a p o r t h eg r i s e a ) 等病菌有很好的抑制活性。 有杀虫活性的1 ，2 ，3 噻二唑衍生物报道较少，a l i g 等【3 2j 报道了一些化合物可 有效保护作物不受有害微生物的侵害，还可以杀死有害昆虫，其中1 ，2 ，3 噻二唑 5 第一章前言 羧酸( 硫) 酯效果显著。 此外，b a y e r 公司的a r i n d t 掣3 3 1 研究开发的n 苯基n 1 ，2 ，3 噻二唑5 脲 ( t h i d i a z u r o n ，t d z ) 具有非常好的脱叶活性，商品名为脱叶灵，用作棉花脱叶剂。 d o n g 等【3 4 】通过对1 , 2 ，3 噻二哗进行了肟醚化的衍生，也发现了一些1 , 2 ，3 噻二唑衍生物具有较好生物活性。 第三节u g i 四组分缩合反应 1 3 1 u gi 四组分缩合反应 1 9 5 9 年，u g i 等发现了一个重要的多组分反应，即醛( 酮) 、胺、酸、异腈间 的一锅煮反应，称之为u 西四组分缩合反应( u 4 c r ) 。u 4 c r 的原料酸类可以是羧 酸、叠氮酸、氰酸盐、硫氰酸盐、碳酸单酯、二级胺的盐、水、硫化氢和硒化 氢等，胺类可以是伯胺、仲胺、肼和羟胺。u 一4 c r 既可以用于液相反应，也可 以用于固相反应。用于液相反应时，一般以甲醇为溶剂效果较好。也可在水相 和有机相两相中反应【3 5 】。它的反应方程式见图1 2 。 r 少oh + 芝r 3 凡oh + 艮端一 图1 2u g i 四组分缩合反应 1 3 2 垤i 四组分反应的反应机理 典的u 百反应( u 4 c r ) 是一种多组分反应( m u l t i c o m p o n e n tr e a c t i o nm c r ) ，该 反应之所以能发生主要是由于异腈这个组分的存在。异腈是一个不寻常的官能 团，是仅有的一类可稳定存在的带有二价碳原子( 含孤电子对、与氮原子形成一 个双键和一个配位键的碳原子) 的有机化合物。异腈在合成上最有用的性质是亲 电和亲核反应均发生在异腈的碳原子上，即0 【加成。亲核和亲电的a 加成生成了伍 加成产物。这一点只有一氧化碳和卡宾同它一样，而其它有机官能团的亲电和 亲核反应则分别发生在不同的原子上。经过反应，异腈的不稳定的二价碳变成 稳定的四价碳，这是反应的驱动力，所以反应是不可逆的放热反应。 对于u 4 c r 的反应机理是：醛( 酮) 组分先和胺组分缩合为希夫碱，然后被酸 质子化与酸形成离子对，接着被希夫碱活化的羰基碳和负电性的羧基氧对异腈 6 o 儿 p r y o 第一章前肓 的碳原子进行q 加成中间体，中间体经过分子内重排就得到t u g i 反应产物。反 应的前几步都是平衡，反应的驱动力是加成把异腈的二价碳氧化为了四价碳， 使反应不可逆 3 5 】；它的机理见图1 3 。 r 1 c h o + = r 1 髟n 、r 2 r 2 n h 2 on ，r 4 嗨：一 吣y r 3 - o oe r h 小i r 2 + r 4 - n - = - c ： j k v 争 o h - n - r 2 图1 3u 西四组分缩合反应的机理 1 3 3u g i 四组分反应的特点及其在药物研究中的作用 u 西反应具有以下特点：( i ) 反应条件温和，一般在室温甚至低于室温即可进 行；( i i ) 反应速率