大黄素甲醚-氨基酸耦合物的合成、生测及其在韧皮部的输导性研究
发布时间：2022-01-14 03:28
大黄素甲醚（Pyhscion）是从蓼科植物虎杖（Polygonum cuspidatum Sieb.Et Zncc）等植物中提取出来的一类单蒽核类1,8-二羟基蒽醌衍生物,是大黄重要的成分之一。具有抗癌、抗肿瘤、抗病毒、修复受损DNA、抗真菌、抗炎、抗氧化剂、酶抑制,脂质调节,神经保护等多种作用。在国内大黄素甲醚已经作为绿色植物源农药登记并已用来防治小麦白粉病。被称为白粉病的特效药,具有效果好、对人畜低毒以及环境相容性好的特点。氨基酸也是自然界常见的具有重要生理与结构功能的小分子化合物,常作为重要的化工原料被广泛应用到新农药创制中,含酰胺结构的化合物在除草、杀虫、杀菌均有一定的生物活性。因此,本研究通过活性亚结构拼接的方法,经醚化水解和酰氯化反应,将氨基酸片段引入先导化合物大黄素甲醚中,合成了一系列结构新颖的酰胺衍生物2a～6i,目标化合物的结构均经过1H NMR和HRMS确证。初步生测结果表明:本试验共合成25个新化合物,其中中间体2个,含L构型氨基酸酯类有9个,水解后的含氨基酸官能团的化合物8个;含D构型氨基酸酯3个,水解后的含氨基酸官能团的化合物3个。在0....
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大黄素甲醚的化学结构
第1章绪论4图1-2大黄素甲醚的合成Fig.1-2Synthesisphyscion1.2.3.2大黄素的合成工艺1923年，Eder等第一次系统的报道了大黄素的全合成方法，其起始原料是间甲酚和3,5-二硝基邻苯二甲酸酐，经过四步反应工艺（即Friedel-Crafts反应，还原，分子内缩合和重氮化）[41]；2007年，Chen等在此方法的基础上优化还原反应中的催化剂、压力和温度条件并且更换重氮化反应中的介质、温度和助溶剂，使其操作更加洁净，对环境更加安全，产率进一步提高[42]。1924年，Jacobson等报道了另一种方法，其起始原料是间甲酚和3,5-二甲氧基邻苯二甲酸酐，经过五步反应工艺（即Friedel-Crafts反应，溴代，分子内缩合，去甲基和氧化）[43]，与Chen的方法相较，工艺流程长，总产率下降。1961年，Ayyangar等发表以常见染料化合物β-甲基蒽醌为起始原料的新方法，其经过六步反应工艺（即硝化，还原，溴代，重氮化，甲氧基化和去甲基化）[44]，与第一种反应工艺相比，硝化反应难度提高，总产率下降。2006年，Liang等报道了一种三步反应的方法，2-甲氧基-4-甲基苯甲酸与二氯亚砜进行酰氯化，再与3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯反应，最后进行闭环缩合，去甲基化也在步骤中完成[45]。此方法步骤减少，但总产率大约只有7%。2007年，Motoyoshiya等以1,4-苯醌与1-甲氧基-3-甲基丁-1,3-二烯氧基在强碱三甲基硅烷的苯溶液中发生Diels-Alder反应，再与1,3-二甲氧基丁-1,3-二烯氧基在强碱三甲基硅烷的苯溶液中发生第二次Diels-Alder反应，之后进行酸水解得到大黄素[46]。此反应总产率明显降低，因为苯醌在反应中定位能力较差且这两步反应均可生成位置异构体。1.2.4大黄素甲醚的结构修饰关于大黄素甲醚及其类似物的结构修饰及生物活性研究最初研究仅应用于医药领域。Falk课题组以1,3,
第1章绪论9耦合物。这些化合物在蚕豆发芽过程中会被水解导致游离IAA释放。结果显示，合成的IAA-氨基酸耦合物可以根据其分子结构以不同的速率释放生长素[91]。与IAA-氨基酸耦合物相反的是，赖氨酸-2,4D（Lys-2,4D）和天冬氨酸-三唑醇在植物体内表现出游离的α-氨基酸。它们显著特异地抑制了叶片组织对苏氨酸的吸收和韧皮部的负载，表明这两种偶联物都能被氨基酸转运蛋白识别[92]。图1-3Kleier模型Fig.1-3Kleiermodel1.3.4.2在植物体中具有韧皮部输导性的外源化合物的优缺点研发由载体介导的农药仍然处于初期阶段。对各种植物营养转运蛋白的功能和结构特性的了解也十分有限，因此寻找可以作为农药主动运输的特定膜载体是相当困难的。其主要有（i）非植物体内化合物农药与小分子营养物质结合，该小分子需要能被参与韧皮部运载的质膜载体识别和转运。这意味着所选农药的结构应易于小分子营养物质耦合，且该耦合物具有用于底物识别和养分转运蛋白结合的基本功能；（ii）在实际应用中，耦合物能被作为同质物识别并转运；（iii）远距离运输到靶标位置，在这些组织中释放出非输导性母体化合物；（iv）需要对人和环境进行合理的安全评估；（v）该耦合物的成本应较为经济，利于推广应用[93]。当前植物体具有韧皮部输导性的外源化合物的具有很好的发展前景，主要体现在（i）可能降低多种生物接触农药残留风险。可在植物发育过程中不断地重新分配到新的组织中，例如农作物，水果，种子和块茎。尽管韧皮部的毒性较低或中等，但这可能导致传粉昆虫和人类处于危险之中。（ii）当进行茎叶喷雾时植物吸收药液进入体内，经过韧皮部和木质部的传导到达各个靶标，能够防治刺吸式口器和取食根茎的害虫（如蚜虫、蝼蛄），提高了农药的利用率，同时降低了农药
【参考文献】：
期刊论文
[1]大蒜的化学成分及生物活性影响因素研究进展[J]. 史守纪,章海风. 中国调味品. 2019(11)
[2]农业农村部:持续推进农药减量增效和使用量负增长[J]. 杨光. 农药市场信息. 2019(13)
[3]农业农村部:持续推进农药减量增效和使用量负增长[J]. 杨光. 农药市场信息. 2019 (13)
[4]油瓜的化学成分研究[J]. 李会,王蔷,易春蝶,樊保敏,曾广智,尹俊林. 云南民族大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]农业农村部等部门印发《国家质量兴农战略规划（2018-2022年）》[J]. 吉林农业. 2019(11)
[6]生物农药研究进展[J]. 王丁,杨雪,刘春雷,常慧萍,张丽琴. 绿色科技. 2018(24)
[7]农业农村部印发《农业绿色发展技术导则》 环保高效肥料、农药成发展重点[J]. 本报讯. 中国农资. 2018(24)
[8]0.5%大黄素甲醚水剂等药剂对水稻稻瘟病防治效果评价[J]. 薛敏峰,向礼波,龚双军,元维军. 湖北植保. 2017(01)
[9]猴腿蹄盖蕨根茎化学成分及其还原能力[J]. 刘冬梅,盛继文,王思宏,张维芬,张晓红,王得运. 中国实验方剂学杂志. 2016(21)
[10]到2020年农药使用量零增长行动方案[J]. 青海农技推广. 2015(02)
博士论文
[1]杀虫剂在木本植物体内的传导机理及应用研究[D]. 戴建昌.福建农林大学 2001
硕士论文
[1]申嗪霉素-氨基酸耦合物的合成及在蓖麻中的传导性研究[D]. 余林花.长江大学 2019
[2]以二噁吡咯霉素为先导的吡咯类杀虫杀螨剂的创制研究[D]. 张鹏翔.南开大学 2009
[3]白蔹化学成分的研究[D]. 赫军.沈阳药科大学 2008
[4]大黄素甲醚的残留及其环境安全性研究[D]. 张顺瑜.浙江大学 2006
[5]茳芒决明化学成分及其生物活性研究[D]. 赵岩.吉林大学 2005
本文编号：3587714
【文章来源】：长江大学湖北省
【文章页数】：99 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
大黄素甲醚的化学结构
第1章绪论4图1-2大黄素甲醚的合成Fig.1-2Synthesisphyscion1.2.3.2大黄素的合成工艺1923年，Eder等第一次系统的报道了大黄素的全合成方法，其起始原料是间甲酚和3,5-二硝基邻苯二甲酸酐，经过四步反应工艺（即Friedel-Crafts反应，还原，分子内缩合和重氮化）[41]；2007年，Chen等在此方法的基础上优化还原反应中的催化剂、压力和温度条件并且更换重氮化反应中的介质、温度和助溶剂，使其操作更加洁净，对环境更加安全，产率进一步提高[42]。1924年，Jacobson等报道了另一种方法，其起始原料是间甲酚和3,5-二甲氧基邻苯二甲酸酐，经过五步反应工艺（即Friedel-Crafts反应，溴代，分子内缩合，去甲基和氧化）[43]，与Chen的方法相较，工艺流程长，总产率下降。1961年，Ayyangar等发表以常见染料化合物β-甲基蒽醌为起始原料的新方法，其经过六步反应工艺（即硝化，还原，溴代，重氮化，甲氧基化和去甲基化）[44]，与第一种反应工艺相比，硝化反应难度提高，总产率下降。2006年，Liang等报道了一种三步反应的方法，2-甲氧基-4-甲基苯甲酸与二氯亚砜进行酰氯化，再与3,5-二甲氧基苯甲酸甲酯反应，最后进行闭环缩合，去甲基化也在步骤中完成[45]。此方法步骤减少，但总产率大约只有7%。2007年，Motoyoshiya等以1,4-苯醌与1-甲氧基-3-甲基丁-1,3-二烯氧基在强碱三甲基硅烷的苯溶液中发生Diels-Alder反应，再与1,3-二甲氧基丁-1,3-二烯氧基在强碱三甲基硅烷的苯溶液中发生第二次Diels-Alder反应，之后进行酸水解得到大黄素[46]。此反应总产率明显降低，因为苯醌在反应中定位能力较差且这两步反应均可生成位置异构体。1.2.4大黄素甲醚的结构修饰关于大黄素甲醚及其类似物的结构修饰及生物活性研究最初研究仅应用于医药领域。Falk课题组以1,3,
第1章绪论9耦合物。这些化合物在蚕豆发芽过程中会被水解导致游离IAA释放。结果显示，合成的IAA-氨基酸耦合物可以根据其分子结构以不同的速率释放生长素[91]。与IAA-氨基酸耦合物相反的是，赖氨酸-2,4D（Lys-2,4D）和天冬氨酸-三唑醇在植物体内表现出游离的α-氨基酸。它们显著特异地抑制了叶片组织对苏氨酸的吸收和韧皮部的负载，表明这两种偶联物都能被氨基酸转运蛋白识别[92]。图1-3Kleier模型Fig.1-3Kleiermodel1.3.4.2在植物体中具有韧皮部输导性的外源化合物的优缺点研发由载体介导的农药仍然处于初期阶段。对各种植物营养转运蛋白的功能和结构特性的了解也十分有限，因此寻找可以作为农药主动运输的特定膜载体是相当困难的。其主要有（i）非植物体内化合物农药与小分子营养物质结合，该小分子需要能被参与韧皮部运载的质膜载体识别和转运。这意味着所选农药的结构应易于小分子营养物质耦合，且该耦合物具有用于底物识别和养分转运蛋白结合的基本功能；（ii）在实际应用中，耦合物能被作为同质物识别并转运；（iii）远距离运输到靶标位置，在这些组织中释放出非输导性母体化合物；（iv）需要对人和环境进行合理的安全评估；（v）该耦合物的成本应较为经济，利于推广应用[93]。当前植物体具有韧皮部输导性的外源化合物的具有很好的发展前景，主要体现在（i）可能降低多种生物接触农药残留风险。可在植物发育过程中不断地重新分配到新的组织中，例如农作物，水果，种子和块茎。尽管韧皮部的毒性较低或中等，但这可能导致传粉昆虫和人类处于危险之中。（ii）当进行茎叶喷雾时植物吸收药液进入体内，经过韧皮部和木质部的传导到达各个靶标，能够防治刺吸式口器和取食根茎的害虫（如蚜虫、蝼蛄），提高了农药的利用率，同时降低了农药
【参考文献】：
期刊论文
[1]大蒜的化学成分及生物活性影响因素研究进展[J]. 史守纪,章海风. 中国调味品. 2019(11)
[2]农业农村部:持续推进农药减量增效和使用量负增长[J]. 杨光. 农药市场信息. 2019(13)
[3]农业农村部:持续推进农药减量增效和使用量负增长[J]. 杨光. 农药市场信息. 2019 (13)
[4]油瓜的化学成分研究[J]. 李会,王蔷,易春蝶,樊保敏,曾广智,尹俊林. 云南民族大学学报(自然科学版). 2019(03)
[5]农业农村部等部门印发《国家质量兴农战略规划（2018-2022年）》[J]. 吉林农业. 2019(11)
[6]生物农药研究进展[J]. 王丁,杨雪,刘春雷,常慧萍,张丽琴. 绿色科技. 2018(24)
[7]农业农村部印发《农业绿色发展技术导则》 环保高效肥料、农药成发展重点[J]. 本报讯. 中国农资. 2018(24)
[8]0.5%大黄素甲醚水剂等药剂对水稻稻瘟病防治效果评价[J]. 薛敏峰,向礼波,龚双军,元维军. 湖北植保. 2017(01)
[9]猴腿蹄盖蕨根茎化学成分及其还原能力[J]. 刘冬梅,盛继文,王思宏,张维芬,张晓红,王得运. 中国实验方剂学杂志. 2016(21)
[10]到2020年农药使用量零增长行动方案[J]. 青海农技推广. 2015(02)
博士论文
[1]杀虫剂在木本植物体内的传导机理及应用研究[D]. 戴建昌.福建农林大学 2001
硕士论文
[1]申嗪霉素-氨基酸耦合物的合成及在蓖麻中的传导性研究[D]. 余林花.长江大学 2019
[2]以二噁吡咯霉素为先导的吡咯类杀虫杀螨剂的创制研究[D]. 张鹏翔.南开大学 2009
[3]白蔹化学成分的研究[D]. 赫军.沈阳药科大学 2008
[4]大黄素甲醚的残留及其环境安全性研究[D]. 张顺瑜.浙江大学 2006
[5]茳芒决明化学成分及其生物活性研究[D]. 赵岩.吉林大学 2005
本文编号：3587714
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