咔唑基异丙醇胺衍生物的合成与生物活性研究

发布时间：2020-05-14 11:08

【摘要】：咔唑类杂环衍生物因其具有广谱的生物活性在药物研究领域中扮演着极其重要的角色。基于本课题组前期关于咔唑类化合物的生物活性研究,本论文采用亚结构活性拼接法,设计并合成了一系列以异丙醇为连接链的咔唑基异丙醇胺类化合物,并通过~1H NMR、~(13)C NMR和高分辨质谱(HRMS)对目标化合物的结构进行了表征。采用浊度法测试了目标化合物对水稻白叶枯病菌、柑橘溃疡病菌和猕猴桃细菌性溃疡病菌的离体生物活性。对活性较好的化合物测定了其对水稻白叶枯病的活体盆栽试验,并对高活性化合物进行了初步作用机制研究。结果如下:以3,6-位取代的咔唑为起始原料,通过取代反应将环氧丙烷与咔唑氮原子相连,然后使用不同取代的氨基进行开环反应,合成了37个结构新颖的1-(取代氨基)-3-(3,6-取代基-9H-咔唑-9-基)-2-丙醇类化合物I,生物活性测试结果表明,大部分化合物表现出较好的活性,其中,化合物I_1-I_(20)和I_(25)-I_(37)对水稻白叶枯病菌的EC_(50)在0.902~35.4μg/mL之间,远优于对照药剂叶枯唑和噻菌铜(EC_(50)分别为92.61和121.82μg/mL);化合物I_1-I_(20)和I_(27)-I_(37)对柑橘溃疡病菌的EC_(50)在0.993~30.5μg/mL之间,也远超过了对照药剂噻菌酮的抑制活性(EC_(50)=77.04μg/mL);化合物I_1-I_7、I_9-I_(12)、I_(14)-I_(17)、I_(19)、I_(20)和I_(24)对猕猴桃细菌性溃疡病菌的EC_(50)在0.603~32.0μg/mL之间,也远超过了对照药剂叶枯唑和噻菌酮(EC_(50)分别为111.2和87.0μg/mL)的抑制活性。利用剪叶法测试了化合物I_(15)的活体活性,结果表明:当浓度为200μg/mL时,化合物I_(15)对水稻白叶枯病具有较好的治疗和保护效果,防效分别为50.77%和48.71%,高于对照药剂叶枯唑(治疗:43.47%;保护:40.91%)及噻菌铜(治疗:42.60%;保护:39.17%)。为了进一步的改善目标化合物的生物活性,在路线1目标化合物I_(37)的基础上,进一步通过点击化学反应合成了15个1-(((1-取代基-1H-1,2,3-三唑-4-基)甲基)氨基)-3-(9H-咔唑-9-基)-2-丙醇类化合物II。生物活性测试结果表明,化合物II_1-II_9和II_(11)-II_(15)对水稻白叶枯病菌的EC_(50)在3.36~8.28μg/mL之间,远低于对照药剂叶枯唑和噻菌铜(EC_(50)分别为92.61和121.82μg/mL);化合物II_1-II_9和II_(11)-II_(15)对柑橘溃疡病菌的EC_(50)在2.87~12.9μg/mL之间,也远超过了对照药剂噻菌酮(EC_(50)=77.04μg/mL)的抑制活性。利用扫描电子显微镜成像技术发现化合物I_(15)的加入使病原体的细胞膜出现部分褶皱或破裂;同时,荧光滴定图谱结果显示,化合物I_(15)能与水稻白叶枯病菌的DNA发生强烈的相互作用;为了进一步的探讨其作用机制,利用蛋白质组学技术分析了化合物I_(15)处理的水稻白叶枯病菌的实验组和对照组的蛋白表达变化,结果表明247个蛋白表达出现显著的变化,其中,β-葡萄糖苷酶、果糖激酶、内切葡聚糖酶、海藻糖-6-磷酸合成酶和海藻糖-6-磷酸磷酸酶显著的变化影响了淀粉和蔗糖代谢途径;丙二酰-酰基甲氧基转移载体蛋白、β-酮乙基合成酶I和丙二酰基转运还原酶等显著的降低影响了脂肪酸的合成,导致生物素代谢异常。通过平行反应监测技术对非标定量蛋白质组中差异蛋白进行验证,二者具有相同的趋势。因此,我们推测目标化合物I_(15)可能影响细菌的能量代谢过程,导致细菌不能进行物质运输,从而使菌体不能正常进行生命活动。
【图文】：

目标化合物,思路,柑橘溃疡病,咔唑衍生物

23图 2-1 目标化合物总体研究思路Fig. 2-1 The overall design idea of title compounds2.3 设计思想基于本课题组前期关于 N-取代咔唑衍生物的研究和探讨，发现该类化合物具有很好的抗植物病原细菌活性。例如，咔唑系列化合物离体活性测试结果表明对水稻白叶枯病菌(Xoo)、柑橘溃疡病菌(Xac)和烟草青枯病菌(R. solanacearum)的 EC50值分别在 0.4~16.4、0.3~2.3 和 0.3~5.8 μg/mL 范围内，远低于对照药剂叶枯唑(92.6 μg/mL)和噻菌铜(77.0、99.1 μg/mL)，结构如图式 2-2 所示。

路线图,目标化合物,路线,咔唑基

论文将不同的含氮结构通过异丙醇作为连接链引入到咔唑结构中，设计并合成一系列咔唑基异丙醇胺衍生物，期望能在保留咔唑结构母体原有的抗细菌活性基础上，提高其抗菌活性。2.4 研究内容以 3,6-取代的咔唑为起始化合物，通过取代和开环反应合成第一系列咔唑基异丙醇胺类目标化合物 I；再通过点击化学反应合成第二系列咔唑基异丙醇-1,2,3-三氮唑类目标化合物 II，通过1H NMR、13C NMR 和 HRMS 表征，对所得的咔唑基异丙醇胺类目标化合物进行结构鉴定，并对所得到的目标化合物进行离体抗菌活性测试，，期望筛选出具有高效广谱抗菌活性的化合物，最后利用蛋白质组学技术、荧光滴定技术和扫描电子显微镜(Nova Nano SEM 450)成像技术对其作用机制进行初步的研究。2.5 合成路线
【学位授予单位】：贵州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TQ455

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