氮杂卡宾催化实现的全新多环手性功能分子的构建及抗植物病害生物活性研究

Agricultural safety has always attached great importance to the livelihood of the people, national development and stability in the country and its scientific research personnel. How to achieve food self-sufficiency in the diminishing arable land resources has always been a major issue in the field of agricultural research. There are many ways to ensure the security of agriculture. One effective and low-cost solution is to reduce the losses caused by pests and diseases and to increase the output of agricultural products through the use of chemical pesticides. Pesticides will inevitably have resistance after prolonged use. The construction of a new molecular framework by a new catalytic synthesis method can effectively solve the problem of pesticide resistance and is also one of the important sources of the new precursor structure. The project is based on N-Heterocyclic Carbene catalyst that can realize a variety of catalytic activation modes. It is proposed to realize a HOMO activation mode of the original δ-position carbon atom of the carbonyl group of an aromatic heteroaromatic compound. This activation mode is applied to a The rapid, efficient and concise construction of novel polycyclic molecular frameworks containing indole and sulfonyl groups and preliminary studies on their activity against plant diseases were carried out to evaluate the future application prospects of this novel framework structure in pesticides.

农业安全关乎国民生计、国家发展及稳定，一直受到国家及科研人员的高度重视。如何在日益减少的耕地资源上实现粮食的自给自足一直是农业研究领域的重大课题。保证农业安全的方法有多种，其中一个有效的低成本解决途径是通过化学农药的使用来降低病虫害给农业带来损失，实现农产品产量的提高。农药在长时间使用后必然会有抗性的产生，通过新的催化合成方法实现全新的分子骨架的构建能够有效的解决农药抗性问题，同时也是新型先导结构的重要来源之一。本项目以能够实现多种催化活化模式的氮杂卡宾催化剂为依托，拟实现一种原创性的芳杂醛类化合物羰基超远程δ-位碳原子的HOMO活化模式，将此活化模式用于一种含吲哚和磺酰基的全新多环分子骨架结构的快速、高效、简洁的构建，并进行相关抗植物病害活性的初步研究，以评估这种全新骨架结构未来在农药中的应用前景。

手性生态农药的发展已成为未来世界农药发展的主流方向，世界最大吨位的手性化合物生产就发生在农药生产领域，这也为我国农药工业产业升级指明了前进方向，需要结合我国在不对称手性合成研究上的强大科研实力，采用新的合成活化模式开发全新结构，跳出“仿制”欧美发达国家农药品种的老路子，研发出具有完全自主知识产权的具有新型分子骨架结构的手性创制农药，在短时间内提升我国在手性生态农药研发创制方面的全球竞争力。.在此本项目中，我们实现了新催化模式的突破，并且在农药生物活性方面也进行了深入的研究。首先利用氮杂环卡宾催化的烯醛δ-位的HOMO活化模式和跨芳环γ-位活化模式，完善了氮杂卡宾催化的相关理论，实现了这种全新的活化模式进行含吲哚与磺酰基和异喹啉与磺酰基的多环手性功能分子的高效构建。.基于前期构建的分子库，我们对相关化合物进行抗植物病害活性测试，通过活体和离体活性测试，初步筛选出了部分化合物对水稻白叶枯病菌具有较好的抑制活性。通过三代化合物结构的迭代优化，我们发现手性噻嗪酮类化合物具有较好的生物活性，对水稻白叶枯病菌的抗病活性EC50 = 1.9 ug/ml，此类结构具备继续开发的价值，因此我们对水稻白叶枯病菌在活体上进行非标记定量蛋白组学分析，初步研究其作用机制，通过非定量蛋白组学分析，此类小分子化合物可能参与到含硫氨基酸的代谢途径，干扰了正常的代谢过程，从而表现出了一定的生物活化。.通过本项目的实施，实现了氮杂卡宾催化活化模式在农药创制领域的技术转移和应用示范，为我国开发出完全属于我们自己知识产权的具有原创性农药分子提供强有力的理论依据及技术支持。

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