新型β-N-乙酰己糖胺酶抑制剂糖基噻唑啉分子设计、合成及生物活性研究

发布时间：2017-12-13 08:17

  本文关键词：新型β-N-乙酰己糖胺酶抑制剂糖基噻唑啉分子设计、合成及生物活性研究

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【摘要】：几丁质主要存在于真菌细胞壁和节肢动物的外骨骼当中,而在植物、人及其他高等生物中没有分布,因此,几丁质相关代谢酶作为新型绿色农药靶标成为近年来的学科热点,对其相关抑制剂的设计合成具有很好的研究意义。自然界中,几丁质通过18家族的几丁质酶水解为几丁寡糖,再由20家族的β-N-乙酰己糖胺酶进一步水解为最小单元乙酰氨基葡萄糖,其中,β-N-乙酰己糖胺酶由于催化机理明确被广泛研究,在过去数十年中,已经发现多种针对β-N-乙酰己糖胺酶的小分子抑制剂,而糖基噻唑啉抑制剂NAG-thiazoline是目前唯一被证明为过渡态模拟抑制剂分子,并表现出极高的酶抑制活性,本论文将基于这一特殊结构进行新型抑制剂分子的设计、合成以及生物活性研究。(一)葡萄糖基噻唑啉类抑制剂的设计、合成。1.以氨基葡萄糖盐酸盐为原料对NAG-thiazoline(NGT)分子进行合成方法研究,并对糖环3,6-位羟基进行修饰方法的探索,考察化合物与酶+1亚位的结合;2.在NAG-thiazoline分子与酶-1亚位结合的关键结构噻唑啉环外引入取代芳香基团,得到8个新型酶抑制剂,目标化合物2与16个未知中间体均通过1HNMR、13CNMR和HRMS的确证。3.在噻唑啉环外引入叠氮基团,再与相应炔烃通过点击反应得到系列三唑类化合物,共经过九步反应得到6个三唑类抑制剂分子,目标化合物3与6个未知中间体均通过1HNMR、13CNMR和HRMS的确证。4.尝试对反式NAG-thiazoline分子进行设计合成,并得到关环反应前体化合物。(二)甘露糖基噻唑啉类抑制剂的设计、合成。1.以乙酰氨基甘露糖为原料,在保持糖基噻唑啉特殊结构基础上,将噻唑啉环翻转,首次合成了甘露糖基噻唑啉骨架结构的NAM-thiazoline分子化合物4。2.在噻唑啉环末端引入取代氨基,合成了19个NNMT系列衍生物,目标化合物5与38个未知中间体均通过1H NMR、13C NMR和HRMS的确证。并通过考察链长及芳香性对化合物酶抑制活性的影响,探究这一类新型抑制剂结构与活性的关系。(三)生物活性的测定1.酶抑制活性的测定:对两个家族多种生物体内的β-N-乙酰己糖胺酶进行抑制活性测定,结果表明,所有化合物对20家族酶的抑制活性较差,但是部分化合物对84家族酶表现出较高的抑制活性,实现了家族间的选择性。其中,取代芳基系列NGT-B-1(IC50=12.6μM,hOGA)和NGT-B-5(IC50=12.5μM,OfOGA)活性较好,表明化合物活性与芳环取代基结构有关;化合物6-位吲哚乙酰基NGT分子在25uM、5uM浓度下对ofOGA酶抑制率分别达到93%,82%,接近NGT的抑制活性,表明在该位置引入较大基团对活性影响较小,引入的基团可能进入了酶活性口袋之外的+1亚位结合区域,适合进一步的衍生工作;甘露糖基噻唑啉系列衍生物对84家族酶hOGA表现出明显的活性规律,噻唑啉环外为小于四个碳原子的直链取代基时化合物活性较高,而当环外为大于四个碳原子或者支链取代基时几乎不表现出抑制活性。化合物结构与活性的关系表明,该类化合物与NGT作用方式相似,抑制剂与酶结合强弱程度与分子大小相关,分子对接实验验证了该类抑制剂的噻唑啉环同样进入了酶的-1亚位而导致无法容纳过大的取代基团,同时由于不同家族活性口袋的大小具有差异而导致家族间选择性的产生。2.首次对目标酶抑制剂进行活体杀虫活性测定,其中化合物NGT-B-1、NGT-B-2、NNMT-4、NNMT-12和NNMT-15在600 mg/L的测定浓度下,对小菜蛾具有较高的杀虫活性,且多数化合物对其生长发育具有明显抑制作用。3.首次对目标酶抑制剂进行农药抑菌活性测定,部分化合物在50μg/mL浓度下对棉花立枯病原菌,油菜菌核病原菌及番茄晚疫病原菌具有较好的抑菌活性。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TQ450.1

【参考文献】

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