基于法尼基氧基和德里马尼基氧基芳烃骨架的杂化分子的合成:作为抗灰葡萄孢(Botrytis cinerea)的杀菌剂

《Journal of Agricultural and Food Chemistry》:Synthesis of Farnesyloxy- and Drimanyloxy-Arene Scaffold-Based Hybrid Molecules as Antifungals against Botrytis cinerea

【字体: 时间:2025年10月28日 来源:Journal of Agricultural and Food Chemistry 6.2

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  灰霉病生物农药开发:drimanyloxy-arenes衍生物的合成与抗真菌活性研究,系统合成了farnesyloxy-arenes和drimanyloxy-arenes两类化合物,通过 broth microdilution法评估其对致病真菌B. cinerea的抑制效果。结构-活性分析表明,含外周双键(C-8/C-12)和羟基的drimanyloxy-arenes衍生物(如(±)-12、(±)-31、(±)-35)活性最优,其抑制率分别达92.2%、84.0%和98.8%,超过商用杀菌剂azoxystrobin和triclosan。logP(5.07-5.68)和拓扑极表面面积(59.67-66.76 ?2)与活性正相关,而羟基缺失或双键内化会显著降低活性。该研究为新型低毒环保杀菌剂设计提供了理论依据。

  随着生物农药在农业中的应用日益受到重视,科学家们正在积极开发新的控制方法,以应对植物病原真菌如灰霉菌(*Botrytis cinerea*)造成的威胁。这种真菌是许多经济作物中引起灰霉病的主要病原体,其感染会导致农作物在生长的各个阶段,包括储存和运输过程中出现重大损失。灰霉菌能够感染多种植物,其影响范围广泛,包括野生植物以及观赏植物、温室作物和田间作物。由于灰霉菌能够产生毒素和活性氧物质,并触发氧化爆发,其感染机制涉及多种途径。目前,农业上主要依赖合成杀菌剂进行化学控制,但对环境和人类健康的影响日益增加,使得寻找更环保、更高效的杀菌剂成为当务之急。

为了探索新的控制策略,研究者们通过合成具有特定结构的化合物,如富含烯基的芳基化合物和二甲基二烯基化合物,以测试其对灰霉菌的抑制效果。通过生物仿生合成方法,研究人员设计了一种新的合成路径,从而合成了一系列具有类似结构的混合分子。这些混合分子的结构被设计为可能抑制灰霉菌感染机制中关键的生物合成途径,从而提供一种有针对性的控制手段。

研究显示,二甲基二烯基化合物相较于其前体化合物(富含烯基的芳基化合物)表现出更强的杀菌活性。其中,某些化合物如(±)-12、(±)-31和(±)-35在391 × 10?? mg/mL的剂量下,表现出的活性甚至超过市售杀菌剂如阿米苏斯特罗宾。而(±)-12的抑制效果与三氯卡因相当。这一结果表明,二甲基二烯基化合物在抑制灰霉菌方面具有显著优势。

在结构-活性关系的研究中,科学家们发现,某些结构特征对于杀菌活性至关重要。例如,化合物中包含的酮基和邻位取代的氧原子,以及富含烯基的芳基片段,对灰霉菌的抑制具有关键作用。此外,化合物中氢键受体和供体的数量也被认为是影响其活性的重要因素。研究还发现,某些化合物中羟基的去除会显著降低其活性,而氢键受体数量的减少也会导致效果下降。

在实际应用中,这些化合物可能具有多种优势。例如,它们的脂溶性(通过logP值衡量)和极性表面积(TPSA值)被发现与杀菌活性密切相关。某些化合物在低脂溶性和适中极性表面积下表现出更高的活性。此外,这些化合物的合成路径也展示了其在控制灰霉菌方面具有潜在的实用价值。

研究还发现,某些结构修饰,如乙酰化或氧化反应,对化合物的活性有显著影响。例如,乙酰化后的化合物活性下降,而氧化后的化合物则表现出更低的活性。这些发现为未来的化合物设计提供了重要的指导。

通过实验数据的分析,科学家们发现,某些化合物在不同剂量下表现出不同的杀菌效果。例如,在6250 × 10?? mg/mL的剂量下,某些化合物的抑制效果与市售杀菌剂相当。而在391 × 10?? mg/mL的剂量下,某些化合物的活性仍然显著高于其他化合物。这些结果表明,某些化合物可能具有更广泛的适用性。

研究还发现,某些化合物的结构特征与杀菌效果之间存在显著的关联。例如,含有特定取代基的化合物表现出更高的活性,而某些化合物的结构修饰则会降低其效果。这些发现为未来的化合物设计和优化提供了重要的参考。

在实验方法方面,研究人员采用了多种技术,包括核磁共振光谱(NMR)、高分辨率质谱(HRESIMS)以及薄层色谱(TLC)等。这些技术帮助确定了化合物的结构和纯度。此外,研究人员还使用了高通量实验方法,以评估化合物的杀菌效果。

在统计分析方面,研究人员通过方差分析(ANOVA)和Tukey HSD检验,对不同化合物的杀菌效果进行了比较。结果显示,某些化合物的杀菌效果显著高于其他化合物,尤其是在特定剂量下。这些数据表明,某些化合物可能在实际应用中表现出更高的效果。

总之,这些研究为开发新的生物农药提供了重要的基础,同时也揭示了某些化合物的结构特征与杀菌效果之间的关系。这些发现有助于未来的化合物设计和优化,以及对灰霉菌感染机制的深入理解。
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