新型芳磺酰基色氨酸酯以及芳磺酰基谷氨酸二酯类化合物的合成与生物活性研究

在乙酰羟酸合成酶(AHAS)与磺酰脲类化合物复合物晶体结构的基础上, 利用分子对接法进行MDL/ACD三维数据库虚拟筛选, 得到了部分结合能较低的小分子化合物结构. 对其中的芳磺酰基色氨酸酯以及芳磺酰基谷氨酸二酯类化合物进行了合成, 共合成22个具有潜在活性的新衍生化合物, 其结构通过核磁、质谱、红外及元素分析验证, 并对所有新化合物进行了体内、体外活性测试. 初步的体外生物活性测试结果表明, 两类化合物对AHAS具有较低的抑制性; 体内生物活性测试结果表明, 化合物4d, 4g和4k具有一定的除草活性, 在100 μg/mL的浓度下, 它们对油菜根长的抑制率分别为70.8%, 52.4%和50.2%.     

拟南芥乙酰羟基酸合成酶与磺酰脲的相互作用以及CoMFA研究

在分子水平上较为详尽地研究了85个磺酰脲类化合物与植物源野生型拟南芥AHAS酶的离体相互作用, 测定了这些化合物对AHAS酶的抑制常数Kiapp. 采用比较分子力场方法(CoMFA)对这些化合物与AHAS酶的相互作用进行了三维构效关系研究, 用此模型预测了检验组10个化合物的pKiapp值, 模型的预测结果与测试结果一致.     

一些吲哚二酮类衍生物的合成及对AHAS的抑制活性

基于一些新结构特征的AHAS抑制剂, 设计并合成了一系列吲哚二酮类化合物. 初步的生物活性测试结果表明, 所合成的化合物在体内和体外均具有一定的生物活性, 其中, 化合物13在100 μg/mL浓度下对AHAS的抑制达到85%, 化合物7(平皿法)在100 μg/mL浓度条件下对油菜胚根生长抑制率可达84.7%, 是一类未见文献报道的结构新型的AHAS抑制剂, 有望为进一步设计合成更高活性的化合物提供参考.     

新型取代苯甲酰胺类化合物的合成及对 AHAS酶的抑制和除草活性

在对乙酰乳酸合成酶(AHAS)抑制剂进行生物合理设计的基础上, 分别以4-氟-3硝基苯胺和2-胺基-5硝基苯腈为原料, 合成了8个苯磺酰胺基苯甲酰胺类化合物和7个双苯磺酰胺基苯甲酰胺类化合物, 其结构通过核磁共振谱、质谱、红外光谱及元素分析验证. 初步的生物活性测定结果表明, 部分化合物在体内和体外均具有一定的生物活性, 其中化合物4c, 4d和7c在100 μg/mL浓度下对拟南芥AHAS的抑制率分别为66%, 76% 和68%, 而化合物4a, 4c, 7a和7b在100 μg/mL浓度下对油菜根长的抑制率分别为76%, 70%, 89% 和82%. 研究结果为进一步设计合成潜在的AHAS抑制剂提供了有益参考.     

3位苯甲酰腙和亚氨基取代硫脲取代的吲哚满二酮衍生物的合成及对AHAS的抑制活性

基于前期生物设计AHAS抑制剂的研究,设计合成了15个吲哚满二酮类衍生物,其中9个为新化合物,其结构均经过1H NMR,MS和元素分析确证,并对所有化合物进行了离体和活体活性测试.实验结果表明,这类化合物在体内和体外均具有一定的生物活性,在离体活性测试中,所有化合物在100μg/mL浓度下对拟南芥AHAS均表现出明确的抑制活性,其中化合物4d,4e,5a和5f在10μg/mL浓度下仍然对AHAS表现出45%以上的抑制率,但此类化合物除草活性普遍较差.     

N-(5'-溴-4'-取代嘧啶-2'-基)苯磺酰脲化合物的合成和生物活性

乙酰羟基酸合成酶(Acetohydroxyacid synthase,AHAS,EC 4.1.3.18)是植物和微生物中亮氨酸、异亮氨酸和缬氨酸合成途径的一个关键酶,以AHAS为靶标的磺酰脲类除草剂具有高效、高选择性和对环境友好的特点.通过2-氨基-4-甲基嘧啶溴代反应以及进一步的衍生、磺酰基异氰酸酯的胺解,合成了一系列含有5-溴嘧啶基的新磺酰脲.其结构经1H NMR、质谱和元素分析确定.生物活性测试表明目标化合物在离体水平对大肠杆菌乙酰羟基酸合成酶同工酶AHASⅡ表现出了与市售除草剂苯磺隆相当甚至更优的抑制活性,而盆栽除草活性低于苯磺隆.     

新型嘧啶-水杨酸类抑制剂的设计、合成及其生物活性研究

乙酰羟酸合成酶(Acetohydroxyacid synthase, AHAS)是一类重要的除草剂靶标,但是靶向AHAS的抑制剂是所有除草剂类型中抗性最为严重的一类,因此设计具有反抗性的AHAS抑制剂显得尤为必要.本工作基于前期低抗性AHAS抑制剂结构,利用"构象柔性度分析"的设计策略合理增加分子柔性,设计并合成了13个含"双氧桥"结构的嘧啶水杨酸类抑制剂.目标分子均经过氢谱(~1H NMR)、碳谱(~(13)C NMR)和高分辨质谱(HRMS)确证.酶水平活性结果显示,部分化合物对P197L突变体表现出了微摩尔水平的抑制作用,特别是2-((4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧基)-6-(2-氟-4-硝基苯氧基)-4-甲基苯甲酸(6l)对P197L突变体表现出了良好的反抗性.盆栽除草活性结果表明,个别化合物对抗性杂草播娘蒿具有一定的除草活性,其中2-((4,6-二甲氧基嘧啶-2-基)氧基)-6-(2-氟苯氧基)-4-甲基苯甲酸(6b)在150g ai/ha浓度下,对敏感生物型播娘蒿和抗性播娘蒿均达到80%的除草防效,具有进一步深入研究的价值.     

酵母AHAS酶与磺酰脲类抑制剂作用模型的分子对接研究

基于酵母乙酰羟酸合成酶(AHAS)与磺酰脲类抑制剂复合物的晶体结构, 用分子对接方法对AHAS与5个磺酰脲类抑制剂相互作用的方式进行了系统的分子对接研究. 晶体复合物对接和假复合物对接两种模式对接的结果基本相同, 并与实验结果吻合. 在进一步的对接中逐级考虑了辅酶FAD和TPP的影响, 结果表明, 辅酶FAD和TPP的加入, 对AHAS酶与磺酰脲类抑制剂的结合顺序基本没有影响. 其中FAD的加入使AHAS与抑制剂的结合更加稳定, 这主要是由于抑制剂的R2取代基与FAD中的平面基团Flavin环间存在的范德华相互作用所致; 抑制剂与TPP间存在的静电相互作用可能是加速TPP降解的原因.     

β-环糊精包覆碳纳米管基质用于氨基酸及小分子聚合物的MALDI-FT MS研究

制备了可用作氨基酸及小分子聚合物的MALDI-FTMS分析基质的β-环糊精包覆多壁碳纳米管.通过引入β-环糊精改善其碳纳米管亲水性.所制备的β-环糊精包覆多壁碳纳米管的扫描电镜图表明,该碳纳米管呈现纳米带状结构.与通常的氧化碳纳米管相比,所制备的β-环糊精改性CNT具有更低的背景信号.进一步采用氨基酸及聚乙二醇等小分子化合物对所制备的碳纳米管进行评价,得到很强的氨基酸及聚乙二醇的碱金属离子加合峰,表明该材料可使小分子化合物解吸离子化,且背景干扰小不会影响到小分子化合物检测.由此可见,制备的β-环糊精包覆多壁碳纳米管适于小分子化合物的MALDI-MS分析.     

生物小分子巯基化合物荧光探针研究进展

细胞内的小分子巯基化合物在诸多生理过程中扮演重要角色.分子荧光探针具有灵敏度高、选择性好、生物相容性好、实时原位监测等优点.因此,构建可以选择性检测巯基化合物的荧光探针具有重要的生物学和医学意义.根据荧光探针与巯基化合物的反应类型总结了近几年来小分子巯基化合物荧光探针的设计策略和研究进展.     

Design, Synthesis and Biological Activity of Substituted-N-[4-（substituted-phenylsulfamoyl）phenyl]benzamide as Potential AHAS Inhibitors

Acetohydroxyacid synthase (AHAS) is an ideal target for the design of environmental benign herbicides, because it catalyzes the first step in the biosynthesis of branched chain amino acids, which does not exist in mammal bodies1-4. Typical AHAS inhibitors…     

Synthesis and Crystal Structure of （S）-Ethyl-2-（2-methoxy-phenylsulfenamido）-3-（1H-indol-3-yl）propanoate

With an aim to discover novel AHAS inhibitors,the title compound (S)-ethyl-2(2-methoxy-phenylsulfenamido)-3-(1H-indol-3-yl)propanoate (C 21 H 22 N 2 O 4 S,M r=398.47) has been synthesized and its crystal structure was determined by single-crystal X-ray diffraction analysis.The crystal belongs to orthorhombic,space group P2 1 2 1 2 1 with a=8.078(2),b=12.824(4),c=18.788(6),V=1946.2(10) 3,Z=4,F(000)=840,D c=1.360 mg/m 3,μ=0.197 mm-1,the final R=0.0433 and wR=0.1035 for 3075 observed reflections with I > 2σ(Ⅰ).The absolute structure Flack parameter X of this compound is 0.00(8).A total of 14375 reflections were collected,of which 3431 were independent (R int=0.0437).X-ray analysis reveals that the crystal structure involves two intermolecular N-H···O and one N-H···S intermolecular hydrogen bonds with the neighboring molecules.The crystal structure was compared with our previously reported (S)-methyl 2-(4-R-phenylsulfonamido)-3-(1H-indol-3-yl)propanoate (R=H(1) and Cl(2)),which provided some useful information of these compounds.     

N-[2-(4-甲基)嘧啶基]-N′-2-硝基苯磺酰脲的合成、晶体结构、生物活性及其与酵母AHAS的分子对接

合成了磺酰脲化合物N-[2-(4-甲基)嘧啶基]-N′-2-硝基苯磺酰脲, 用元素分析、红外、核磁共振氢谱对产物进行了表征, 培养并测定了其晶体结构. 晶体属三斜晶系, 空间群, 晶胞参数a＝0.54159(1) nm, b＝1.1533(3) nm, c＝1.1857(4) nm, α＝83.907(6)°, β＝81.048(5)°, γ＝77.637(4)°, V＝0.7126(4) nm³, D_c＝1.572 g/cm³, Z＝2, F(000)＝348, R＝0.0659, wR＝0.1217. 在晶体结构中, 杂环上的一个N原子与脲桥上邻近的N原子上的H构成分子内氢键. 测定了对酵母AHAS的离体抑制活性, 其抑制常数K_i为(2.48±0.35)×10^－7 mol/L. 用分子对接方法, 将目标化合物晶体结构对接到靶酶酵母AHAS的活性位点, 发现对接完毕目标化合物的构象与复合物晶体中的磺酰脲分子构象接近, 并得到了合理的生物活性预测值. 该研究为进一步理解磺酰脲类的分子结构、药物活性并设计新的分子提供了帮助和指导.     

Structure-activity relationships for a new family of sulfonylurea herbicides

Summary Acetohydroxyacid synthase (AHAS; EC 2.2.1.6) catalyzes the first common step in branched-chain amino acid biosynthesis. The enzyme is inhibited by several chemical classes of compounds and this inhibition is the basis of action of the sulfonylurea and imidazolinone herbicides. The commercial sulfonylureas contain a pyrimidine or a triazine ring that is substituted at both meta positions, thus obeying the initial rules proposed by Levitt. Here we assess the activity of 69 monosubstituted sulfonylurea analogs and related compounds as inhibitors of pure recombinant Arabidopsis thaliana AHAS and show that disubstitution is not absolutely essential as exemplified by our novel herbicide, monosulfuron (2-nitro-N-(4′-methyl-pyrimidin−2′-yl) phenyl-sulfonylurea), which has a pyrimidine ring with a single meta substituent. A subset of these compounds was tested for herbicidal activity and it was shown that their effect in vivo correlates well with their potency in vitro as AHAS inhibitors. Three-dimensional quantitative structure–activity relationships were developed using comparative molecular field analysis and comparative molecular similarity indices analysis. For the latter, the best result was obtained when steric, electrostatic, hydrophobic and H-bond acceptor factors were taken into consideration. The resulting fields were mapped on to the published crystal structure of the yeast enzyme and it was shown that the steric and hydrophobic fields are in good agreement with sulfonylurea-AHAS interaction geometry.     

Design,synthesis and SAR study of novel sulfonylurea derivatives containing arylpyrimidine moieties as potential anti-phytopathogenic fungal agents

Three series of novel sulfonylureas (SUs) 9-11 containing aromatic-substituted pyrimidines were designed and synthesized. The 3D-QASR and molecular docking studies showed that SUs should be considered as potential antiphytopathogenic fungal agents.     

Design,synthesis and SAR study of novel sulfonylurea derivatives containing arylpyrimidine moieties as potential anti-phytopathogenic fungal agents

Acetohydroxyacid synthase(AHAS) was considered as a promising target for antifungal agents.Herein,three series of novel sulfonylureas(SUs) 9-11 containing aromatic-substituted pyrimidines were designed and synthesized according to pharmacophore-combination and bioisosterism strategy.The in vitro fungicidal activities against ten phytopathogenic fungi indicated that most of the title compounds exhibited broad-spectrum and excellent fungicidal activities.Based on the preliminary fungicidal activities,a CoMFA model was constructed and the 3 D-QSAR analysis indicated that either a bulky group around the 5-position of the pyrimidine ring or electropositive group around the 2-position of the benzene ring would be favour to fungicidal activities.In order to study interaction mechanism,10 k was automatically docked into yeast AHAS and it further indicated that bearing bulky groups-aryl at the pyrimidine ring was critical to enhance antifungal activities.It revealed that the antifungal activity of derivatives 9-11 probably results from the inhibition of fungal AHAS.Thus,the present results strongly showed that SUs should be considered as lead compounds or model molecules to develop novel antiphyt o pathogenic fungal agents.