系列Topsentin生物碱的合成、结构改造、生物活性及作用机制研究

Topsentin alkaloids, as novel and promising plant virus inhibitor, will been investigated drawing on the experience of natural antiviral inhibitor NK-007 in this project. In order to thoroughly study the structure-activity relationship of these alkaloids, the novel and practical synthetic routes for the large-scale synthesis of topsentins and their derivatives will been explored. To find good pharmacophore and lead compounds, the systematically modification of these alkaloids using the developed synthetic routes will been carried out. And then the antiviral model of these alkaloids will been explored using fluorescence polarization technique to enlarge the scope of prevention. For the next, the lead compounds will be tested for their toxicity and field plot activity to evaluate their application value. At last, the creation of a new and easy synthesis antiviral agent with high efficiency and independent intellectual property rights is expected.

本项目借鉴前期创制天然生物碱植物病毒抑制剂NK-007的研发经验，系统开展另一种崭新的、有前景的Topsentin类生物碱植物病毒抑制剂的研究。通过设计简洁实用的全合成路线来大量制备系列Topsentin类生物碱。通过对该类生物碱进行广泛修饰，研究化学结构与抗植物病毒活性之间的关系，总结构效关系规律，寻找药效团，设计并创制出更高活性的植物病毒抑制剂。利用荧光偏振法研究高活性化合物抑制植物病毒的作用机理，扩大防治对象，对优选的化合物进行一级毒性和Ames毒性试验及田间小区试验，评估应用前景，最终期望创制出具有我国自主知识产权的、易于合成、有开发价值的高活性抗植物病毒药剂。

本项目系统开展Topsentin类生物碱的设计、合成及生物活性研究。探索简洁实用的全合成路线大量制备Topsentin类生物碱及其衍生物。对各类化合物进行系统的抗植物病毒和抗植物病原菌活性测试，总结构效关系，开展结构再优化，发现先导化合物。首次发现Topsentin类生物碱及其结构改造产物具有优异的抗烟草花叶病毒活性和抗植物病原菌活性。围绕项目关键科学问题及研究目标，按计划执行并完成了预期任务。具体开展工作主要有以下几个方面：.1）发展了制备Topsentin类生物碱的简洁路线，合成了Topsentin类生物碱。设计合成了系列Topsentin类生物碱衍生物，并对这些化合物进行生物活性和构效关系研究。.2）首次发现Topsentin类生物碱表现出很好的抗病毒活性。化合物I-1c，I-1e，I-2b和I-2d表现出很好的抗TMV活性，整体高于商品化的病毒唑。.3）首次发现Topsentin类生物碱及其衍生物表现出很好的杀菌活性。化合物I-2a在浓度为50 mg/kg条件下对大部分测试菌的抑制活性均达到60%以上，化合物I-2d对油菜菌核、水稻纹枯和黄瓜灰霉的杀菌活性最好（EC50分别为4 mg/kg，5 mg/kg，5 mg/kg）。.4）合成了Nortopsentin类生物碱，基于探究双吲哚结构对生物活性的影响，设计合成了系列Nortopsentin类衍生物，并系统研究了该类化合物的构效关系。.5）首次发现Nortopsentin类化合物表现出优异的抗TMV活性。化合物II-8c，II-8e，II-8h，II-8k，II-8l，II-8n，II-9f，II-9l，II-14a和II-16b活性远高于病毒唑，与宁南霉素相当；化合物II-17d活性高于宁南霉素。.6）首次发现Nortopsentin类化合物表现出很好的杀菌活性，化合物II-9b对花生褐斑的抑制活性与商品化的多菌灵相当；化合物II-8f和化合物II-8j对小麦纹枯病的抑制活性接近商品化的多菌灵和百菌清；化合物II-8h（94.7%）以及II-13a（94.7%）对油菜菌核的活性与商品化的多菌灵（96.4%）活性相当。. 已完成了任务书规定的研究内容，达到了预期目标：发现高效候选品种3个，发表SCI一区论文5篇，SCI二区1篇，SCI四区2篇，申请发明专利4项，培养博士研究生3名，硕士研究生1名。