栀子中抗烟草花叶病毒活性先导化合物的发现和结构优化及构效关系研究

Tobacco mosaic virus (TMV) is known to infect more than 200 individual species including many vegetables, tobaccos, flowers, and weeds. It causes a variety of detrimental effects on agriculture and horticulture. Gardenia jasminoides Ellis is a kind of important resources of Chinese herbal medicine, with a variety of biological activities. Based on its crude extract displayed great inhibiting effect on TMV, lead compound will be discovered by the separation of gardenia chemical composition and subsequently determination of the anti-TMV activity. A series of derivatives will be designed, synthesized and systematically evaluated for their antiviral activity against TMV. At the same time, the practical routes for the total synthesis of lead compound will be developed to obtain libraries of the analogues to advance the development of the structure–activity relationships (SAR). Combined the SAR studies, antiviral mechanism of the active compound will be explored using molecular biological methods.

烟草花叶病毒能侵染两百多种植物，对作物生长造成严重危害。栀子是重要的中草药资源，具有多种生物活性，它的粗提物具有抗烟草花叶病毒活性。本项目将首先分离鉴定栀子中的化学成分，通过研究抗烟草花叶病毒生物活性来确定其活性化合物分子；以其为先导设计合成衍生物，发展结构多样性的合成策略拓展衍生物，研究化学结构与抗病毒活性之间的关系，总结构效关系规律。最后，利用分子生物学方法探索高活性化合物抗病毒作用机制。

天然产物是农化产品开发的重要资源。本项目为了探索发现高效低毒的植物病毒抑制剂，以江西特色植物—栀子为研究对象，首先发展了一条实用的分离提取栀子活性成分的工艺路线。分离得到两类八个单体化合物：环烯醚萜类化合物和藏红花素类物质。生物活性研究表明它们均具有抗TMV活性，可以作为活性先导进一步研究。接下来本项目对栀子特征成分环烯醚萜的结构骨架开展了合成方法学研究：发展了一种可见光催化与布朗斯特酸协同催化的 sp3C-H 键的过氧化反应，高效构建缩醛骨架结构；在此工作的基础上，我们又发展了一种可见光催化的自由基偶联反应，用于合成1,2-氨基乙醇或邻二胺的产物；我们也发现了一种氰基诱导，亚硝酸钠催化，空气中氧气氧化C(sp3)-H实现C(sp3)-C(sp2)的构筑；并且还发展了一种了实用高效且不需要任何添加剂的合成环戊烯并吡啶类化合物的方法。在结构多样性衍生、生物活性和构效关系方面，以栀子环烯醚萜为先导，设计合成了京尼平糖苷衍生物和栀子海杧果醛衍生物环戊烯并吡啶类化合物，总结了构效关系，甘露糖-10-京尼平和2-氮代-(4’-甲氧基苯基)海杧果醛表现出了最好的抗TMV活性。并且我们也发现这些化合物具有很好的杀小菜蛾活性，部分化合物达到商品化品种鱼藤酮的活性水平。相关研究成果已发表SCI论文12篇，申请中国发明专利6项。项目实施以来，培养博士2名，硕士2名，学士1名。