两个柠檬苦素类似物的结构优化、杀虫活性及3D-QSAR研究

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31672071
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    70.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1405.植物化学保护
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

By using two limonoids (fraxinellone and obacunone), the naturally occurring products, as the lead compounds, the extensive structural modifications were carried out: (1) on the B-ring and the C-8 furyl ring of fraxinellone; (2) the endocyclic double bond and seven-membered-lactone of A-ring, carbonyl group of B-ring, six-membered-lactone of D-ring, and C-17 furyl ring of obacunone. The insecticidal activities of a series of fraxinellone and obacunone derivatives were tested against pre-third-instar larvae of Mythimna separata Walker. Moreover, their quantitative structure and activity relationship (QSAR) was further investigated. Based upon the above results, we would know which parts of fraxinellone, such as the B-ring and the C-8 furyl ring, are the important factors to the insecticidal activities; and which parts of obacunone, such as endocyclic double bond and seven-membered-lactone of A-ring, carbonyl group of B-ring, six-membered-lactone of D-ring, and furyl ring at the C-17 position are the important factors to the insecticidal activities. Then the suitable and important modification location of fraxinellone and obacunone will be found, and the most promising fraxinellone and obacunone derivatives will be discovered. Additionally, 3D-QSAR model of limonoids will be developed and obtained. Finally, the optimization model for limonoids bearing good insecticidal activity will be constructed, and it will pave the way for further design, structural modification, and development of fraxinellone and obacunone derivatives as insecticidal agents.
本申请拟以两个具杀虫活性的柠檬苦素类似物梣酮与黄柏酮为先导化合物,对梣酮B环及碳8位的呋喃环等官能团进行结构改造;在黄柏酮A环的环内双键及七元内酯环、B环的羰基、D环的六元内酯环、碳17位的呋喃环等官能团上进行结构改造;制备出系列梣酮及黄柏酮类衍生物,用东方粘虫为标准试虫考察其杀虫活性;同时进行三维定量构效关系的研究。从而确证梣酮碳8位呋喃环及B环大小对其杀虫活性的影响;确证黄柏酮A环的环内双键及七元内酯环、B环的羰基、D环的六元内酯环、碳17位呋喃环等官能团对其杀虫活性的影响;找到梣酮及黄柏酮分子骨架上关键的结构修饰位点;筛选出高杀虫活性的候选化合物;构建出柠檬苦素类似物具高杀虫活性的理想结构模型,为今后开发利用梣酮及黄柏酮类化合物作为天然产物农药提供理论依据。

结项摘要

基于梣酮、黄柏酮等柠檬苦素类化合物为先导化合物进行结构优化,找到了梣酮呋喃环上卤代反应及酰基化反应的规律,并提出了可能的卤代或多卤代反应机理;发现了梣酮呋喃环上的肟磺酸酯化反应与其在呋喃环上的取代位置密切相关;摸索出柠檬苦素C-7位羰基的还原产物比例与反应溶剂间相互关系;并找到了一条可简便顺利地分离纯化一对差向异构体的方法;建立了立体选择性地合成了系列C-7β酰氧基柠檬苦素类衍生物;证明柠檬苦素类化合物C-7位的立体空间位阻可以控制其酯化反应的立体选择性;利用Baeyer-Villiger氧化重排反应,构筑了结构新颖的B环含七元内酯环的黄柏酮及柠檬苦素类衍生物。获得了具有高杀虫、杀螨及抗TMV活性的化合物。构效关系表明:在梣酮肟片段上引入1-萘乙酰基有利杀虫活性的提高;梣酮呋喃环C2’位上醚类衍生物的杀虫活性较其5’位上的好,及引入4-硝基苯氧基或4-氯苯氧基有利于杀虫活性提高;柠檬苦素C-7位羰基还原成羟基能改善其杀虫/螨和抗TMV活性,在其C-7β位引入苯丙烯酰氧基和2-呋喃丙烯酰氧基能明显提高其杀虫/螨和抗TMV活性,及含七元内酯B环的柠檬苦素类衍生物具有较好的杀虫和抗TMV活性。同时,研究了鬼臼毒素等天然产物的结构优化及农用活性,发现了具有较好的杀虫和杀螨活性的化合物,并进一步阐明了鬼臼毒素类天然产物诱导粘虫产生残翅的可能原因。上述研究结果发表在农药学权威刊物Journal of Agricultural and Food Chemistry、重要刊物ACS Sustainable Chemistry & Engineering、 Industrial Crops and Products、 Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters、Chinese Chemical Letters等12篇SCI论文上。上述研究结果为今后进一步结构优化梣酮等柠檬苦素类衍生物与鬼臼毒素等天然产物,以及研究其农用活性与作用机理等奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(12)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
New Insecticidal Agents from Halogenation/Acylation of the Furyl-Ring of Fraxinellone.
Fraxinellone 呋喃基环的卤化/酰化制备新型杀虫剂
  • DOI:
    10.1038/srep35321
  • 发表时间:
    2016-10-24
  • 期刊:
    Scientific reports
  • 影响因子:
    4.6
  • 作者:
    Guo Y;Yang R;Xu H
  • 通讯作者:
    Xu H
Synthesis of novel isoxazoline-containing podophyllotoxin/2 '(2 ',6 ')-(di)halogenopodophyllotoxin derivatives and their insecticidal/acaricidal activities
  • DOI:
    10.1016/j.bmcl.2018.02.018
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Yang Ruige;Zhang Yuanyuan;Xu Hui
  • 通讯作者:
    Xu Hui
Application of Sustainable Natural Bioesources in Crop Protection: Insight into a Podophyllotoxin-Derived Botanical Pesticide for Regulating Insect Vestigial Wing of Mythimna separata Walker
可持续天然生物资源在作物保护中的应用:深入研究鬼臼毒素衍生植物农药调节粘虫残翅的方法
  • DOI:
    10.1021/acssuschemeng.6b03145
  • 发表时间:
    2017-05-01
  • 期刊:
    ACS SUSTAINABLE CHEMISTRY & ENGINEERING
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Sun, Zhiqiang;Lv, Min;Xu, Hui
  • 通讯作者:
    Xu, Hui
Synthesis of andrographolide-related esters as insecticidal and acaricidal agents
杀虫杀螨剂穿心莲内酯相关酯的合成
  • DOI:
    10.1016/j.bmcl.2017.12.038
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Bioorganic & Medicinal Chemistry Letters
  • 影响因子:
    2.7
  • 作者:
    Huang Xiaobo;Zhang Bingchuan;Xu Hui
  • 通讯作者:
    Xu Hui
Semisynthesis of new ethers from furyl-ring-based acylation derivatives of fraxinellone as insecticidal agents against Mythimna separata Walker in vivo
苋内酮呋喃环酰化衍生物半合成新醚作为体内杀虫剂
  • DOI:
    10.1016/j.cclet.2017.10.018
  • 发表时间:
    2017-10
  • 期刊:
    Chinese Chemical Letters
  • 影响因子:
    9.1
  • 作者:
    Yang Ruige;Guo Yong;Zhang Yuanyuan;Xu Hui
  • 通讯作者:
    Xu Hui

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
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AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
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          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
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          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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