新型农药先导-螺环烯腈类化合物的合成、优化及其生物活性研究

本项目在前期研究基础上，把当今农药领域重要的两类活性亚单元-具有优异的杀虫除草活性的螺环结构与具有良好杀虫活性的烯腈结构通过合理的设计引入到同一个分子结构中，设计、合成系列螺环烯腈类衍生物80-100个，均属全新结构，并通过细致的杀虫、杀螨、除草和抑菌活性测定，利用现代分子模型技术，系统研究构效关系，找出螺环烯腈类的药效部位，在明确药效团的基础上结合软件计算、分子模拟，继续优化设计螺环烯腈类化合物20-30个，预期获得3-5个有发展潜力的高活性化合物，这种思路途径符合当今新农药创制的理念，是创制新农药的一种较好的探索，一旦成功，可以获得具有自主知识产权的农药新型骨架结构，将是在新农药创制中合理探寻新颖先导的重要突破和创新，可以提升我国新农药创制水平，为我国新农药创制提供重要的理论依据和技术基础，具有良好的科学意义和潜在应用价值。

本项目在前期研究基础上，紧紧围绕新农药创制领域新颖高活性化合物发现的思路途径，以螺环季酮酸类化合物为目标，采用类同合成法、基于代谢产物结构的衍生合成法以及基于靶标酶结构的生物合理设计法为创制依托，设计合成了100多个新型螺环类衍生物，包括螺环季酮酸酯类、螺缩酮类、螺环苯甲醛类、螺环肟醚类等多种结构类型，主要以蚕豆蚜虫、朱砂叶螨、粘虫、褐飞虱三种典型虫体为筛选靶标，分别经过普筛、初筛和复筛，测试了其生物活性，然后利用现代分子模拟技术，系统的进行了定量构效关系研究（QSAR），并建立了一种新颖的支持向量机（SVM）分类模型，这种模型可以有效的区分高效和低效杀虫剂，在训练集、测试集以及整体集（准确度：98.5％，84.2％和95.3％）都能够进行优良的预测。之后，基于此分类模型对新颖的季酮酸衍生物比如螺虫乙酯类似物进行了合理设计，揭示该类化合物的C5'位最适合进行化学修饰，并筛选出几个初步具有优异活性的化合物，证明了理论预筛和实验的一致性。此外，分子对接技术也被进一步用来预测活性化合物与ACCase酶之间相互作用的可能分子机制，从而为新农药创制的发展提供了一些重要而实用的应用技术。本研究通过螺环类化合物的分子设计、化学合成、结构鉴定、生物活性测定，并充分利用计算机模拟技术分析化合物的空间结构、立体构型等结构因素对生物活性的影响，可以在国内外填补此类化合物的结构和活性等方面研究的空白，为新农药创制中分子设计理论研究提供依据。