新型偶氮和氧化偶氮化合物的设计、合成及生物活性研究

[目的]植物病原线虫种类繁多，具有很强的感染性和适应性，其中松材线虫(Bursaphelenchus xylophilus)能够引起松材线虫病，对松树造成严重生态和经济损失。目前化学防治是防治松材线虫病最有效的方法，但注干施药的防治药剂仅有大环内酯类化合物，长期低剂量使用可能会使松材线虫产生抗药性。戒台霉素(戒台霉素A和B)是一种含有氧化偶氮基的天然产物，对松材线虫具有优异的生物活性，其独特的官能团表明其可能具有与大环内酯类化合物不同的作用机制。[方法]本文以戒台霉素为先导化合物，保留其氧化偶氮基官能团，设计合成了一系列偶氮和氧化偶氮基类化合物。以阿维菌素为阳性对照，对目标化合物开展松材线虫生物活性测试，并结合化合物结构与LC50构建3D-QASR模型。[结果]将戒台霉素结构中的乙烯基替换为同样与氧化偶氮基具有共轭作用的芳环，缩短脂肪链，共设计合成19个偶氮化合物6a-6s和20个氧化偶氮化合物Ia-IVc。松材线虫生物活性测试结果表明，偶氮化合物6f-6j、6q和6s以及氧化偶氮化合物Ia-Ic、IIa-IId、IVa和IVc在200μg·mL-1浓度下表现出优异的效果，死亡率为100％，但偶氮化合物的活性随着浓度的降低而急剧下降。室内毒力测定结果表明，氧化偶氮化合物Ia、IIa、IIc、IId和IVa对松材线虫的抑制活性均高于阿维菌素(LC50=2.43μg·mL-1)，LC50分别为1.37、1.12、0.889、1.56和1.10μg·mL-1。氧化偶氮化合物IIb和IVc对松材线虫表现出优异的抑制作用，LC50分别为2.69和8.65μg·mL-1。结合氧化偶氮化合物结构与生物活性结果，建立了3D-QASR模型，结果表明在苯环对位引入体积小且电负性强的基团，与氧化偶氮相连的烷氧基引入电负性强且体积大的取代基对活性有利。同时，Ib、Ic、IIc和IVa在80μg·mL-1和40μg·mL-1浓度下对根结线虫具有良好的活体抑制作用，抑制率分别为89.0％和81.6％、95.6％和75.7％、96.3％和41.2％、86.8％和78.7％。在抑菌活性方面，IIb和IVa在10μg·mL-1浓度下对山核桃干腐病的抑菌率分别为82.59％和85.32％，而Ia在12.5μg·mL-1浓度下对水稻纹枯病的抑菌率为83.16％。[结论]本文新型氧化偶氮基类化合物的设计合成及生物活性测定，可以为松材线虫病防治提供重要的理论基础。