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他伐硼罗衍生物的合成、杀菌活性及分子对接研究

1 . 介绍
自20世纪中叶以来,农作物真菌病害的严重程度和严重程度不断升级,已成为全球粮食安全的巨大威胁。事实证明,杀菌剂是减轻病害、提高作物产量和改善作物质量的重要工具。目前,杀菌剂的使用被认为是维护植物健康和提高农业生产力的关键组成部分。1 , 2杀菌剂抗性是现代农业病害防治的重大挑战。为了克服这个问题,发现新的化合物及其用于农业病害防治的作用方式是一个关键的方法。苯并氧杂硼杂环化合物最近成为一种有前途的骨架由于它们具有多种生物活性,包括抗菌、抗病毒、抗寄生虫、抗癌和抗真菌特性。3,4,5基于图1, Tavaborole (AN2690,商品名Kerydin)作为苯氧基羧酸的突出例子,是用于治疗甲真菌病的局部抗真菌剂。据报道,它对亮氨酰-tRNA 合成酶 (LeuRS) 具有抑制作用,亮氨酰-tRNA 合成酶是一种参与蛋白质生物合成的重要真菌酶。6抑制 LeuRS 合成会导致细胞生长停止甚至细胞死亡,最终消除真菌感染。7 , 8 , 9 , 10 , 11 AN3661 是一种高效的抗疟疾先导化合物,专门针对恶性疟原虫裂解和聚腺苷酸化特异性因子同源物 (PfCPSF3) 的亚基 3,这是一种参与mRNA 加工的关键酶,对于疟原虫的生存至关重要。疟疾寄生虫。12 , 13 , 14 , 15 , 16 , 17 化合物 ZCL039 是一种高效的抗肺炎球菌药物,源自苯并氧杂硼杂环戊烯,通过抑制肺炎链球菌( Sp LeuRS) 的亮氨酰-tRNA 合成酶的活性发挥作用。18化合物 ZHC32 属于一类新型苯并氧硼杂环化合物,作为抗寄生虫剂,对布氏锥虫具有显着功效。19虽然 AN2898(一种外用抗炎药)已成功进行 II 期临床试验,但其开发仍有完善和改进的空间。20克里萨硼罗 (CB42518350) 是磷酸二酯酶 4 (PDE4) 的有效抑制剂,已被 FDA 批准用于治疗轻度至中度特应性皮炎 (AD)。21 AN6426 对培养的多重耐药恶性疟原虫(特别是 W2 菌株)表现出显着功效。此外,还观察到该化合物可通过与tRNA Leu形成共价加合物来抑制隐孢子虫和弓形虫中的蛋白质合成。22 , 23SCYX-7158 是第一个口服单剂量新化学实体,已证明在治疗昏睡病方面有效且安全。该化合物由被忽视疾病药物倡议 (DNDi) 开发,已进入 II/III 期临床试验。24 GSK2251052,也称为 Epetraborole(以前称为 AN3365),是一种含硼 LeuRS 抑制剂。Epetraborole 的盐酸盐形式已证明对主要革兰氏阴性需氧和厌氧病原体以及革兰氏阳性厌氧菌具有抗菌活性25,目前正在开发用于治疗严重革兰氏阴性细菌感染。26

而异亮氨酰-tRNA 合成酶 (IleRS) 和缬氨酰-tRNA 合成酶 (ValRS) 是 Ia 亚组的成员,被认为是在从原始RNA世界过渡期间进化出来的最早的合成酶之一。这些酶在生命的各个领域中普遍存在,对于遗传密码的准确翻译至关重要,27因为它们共享同源的结缔多肽1 (CP1) 结构域。28 CP1 结构域利用其特定氨基酸促进转移 RNA (tRNA) 的氨酰化,从而催化核糖体将 RNA 翻译成蛋白质所需的关键前体的生物合成。29CP1 结构域在不同物种的 LeuRS 中表现出不同的存在模式和编辑活性。Tavaborole靶向真菌LeuRS的CP1结构域,有效抑制真菌的生理活性。30 , 31 , 32 , 33这一发现为开发针对特定目标表现出有效杀菌活性的药物奠定了坚实的基础。根据 AN2690 的作用机制,我们采用分子建模软件推导出嗜热栖热菌LeuRS (tLeuRS) 和 tRNA Leu之间复合物的晶体结构,该复合物与 AN2690 结合 (PDB ID: 2V0C)(如图2所示)。

迄今为止,大多数苯并氧硼杂环戊烯研究主要集中在医药应用,对其农业杀菌特性的研究有限。为了开发具有强效杀菌活性的苯并氧硼杂环戊烯化合物,以tavaborole为先导结构,合成了五元​​和六元苯并氧硼杂环戊烯衍生物两个系列的目标化合物。对合成化合物的杀菌活性、EC 50值和构效关系(SAR)进行了评估,旨在鉴定适合农业应用的高效杀菌剂。

2 . 材料和方法
2.1 . 化学
所有试剂和底物均购自南京金光化学科技有限公司,未经进一步纯化即可使用。使用GF/UV 254硅胶薄层色谱和硅胶柱色谱(200-400目)评估反应过程和产物纯化。使用 Büchi M-560 熔点仪测定熔点。使用1 H NMR、 13 C NMR 和高分辨率质谱 (HR-MS) 对目标化合物进行了全面表征。1H NMR谱是在 Bruker Avance 500 MHz 光谱仪上记录的 DMSO- d 613 C NMR谱是在Bruker Avance 125 MHz光谱仪上获得的,也是在以TMS作为内标的DMSO- d 6溶液中获得的。HR-MS (ESI) 谱图使用 Agilent Technologies 6540 UHD Q-TOF LC-MS 仪器采集。

2.2 . 制备化合物4a - 4i的一般程序(方案 1)
为了启动三步反应,必须遵循标准方案,如化合物4a所用的程序所示。

2.2.1 . 化合物2a的合成
在0℃、氮气氛下将硼氢化钠(8.4mmol)分批添加至2-溴苯甲醛(8.0mmol)和无水MeOH(40mL)中,缓慢恢复至室温。通过TLC监测反应的完成。反应完成后,用饱和NH4Cl水溶液淬灭反应混合物。用乙酸乙酯萃取混合物。34合并有机萃取物并将混合物用无水硫酸钠干燥。粗产物经快速色谱纯化(硅胶,石油醚:乙酸乙酯=5:1),得到2-溴苯甲醇2a(1.22g,收率81%),为无色油状液体。

2.2.2 . 化合物3a的合成
在0℃下,将TsOH(0.048g,0.28mmol)添加至3,4-二氢吡喃(1.20g)和2-溴苯甲醇(2.4g)在CH 2 Cl 2 (32mL)中的溶液中。加热溶液。将溶液在室温下搅拌2.5小时。然后,将溶液用5%K 2 CO 3稀释并用CH 2 Cl 2萃取。35将有机层用无水硫酸钠干燥并真空浓缩。粗品经快速色谱纯化(硅胶,石油醚:乙酸乙酯=10:1),得到化合物3a (1.01g,收率89%),为无色油状液体。

2.2.3 . 化合物4a的合成
2-[(2-溴苯基)甲氧基]四氢-2H-吡喃(3.5 mmol,1.0 当量)THF(20 mL)溶液,-78 °C,正丁基锂(2.4 mL,2.5 M THF 溶液,3.8 mmol,在氮气氛下缓慢添加1.1当量)。然后添加硼酸三异丙酯(1.2mL,5.25mmol,当量)并将混合物逐渐温热至室温并搅拌过夜。小心地添加HCl (10mL,6N),并将淡黄色溶液在室温下再搅拌1小时,然后倒入EtOAc(30mL)和H 2 O(20mL)的混合物中。36 。分离各层并用EtOAc (3×30mL)萃取水相。将合并的有机萃取物用H 2洗涤O(50mL)、盐水(50mL),经MgSO 4干燥,过滤,并将滤液减压浓缩。粗产物经快速色谱纯化(硅胶,石油醚:乙酸乙酯=5:1),得到环状硼酸 4a (0.51g,收率:67%),白色固体。

2.3 . 化合物4j的制备方法(方案2)
将N-溴琥珀酰亚胺(NBS,0.6mmol)按比例添加至0℃搅拌的(2-乙烯基苯基)硼酸5(0.5mmol)THF/H 2 O(4:1,5mL)溶液中。37反应6小时后,将反应混合物用乙酸乙酯(10mL)稀释,用饱和氯化钠溶液萃取,无水Na 2 SO 4干燥,过滤,减压浓缩滤液。粗品经柱层析(硅胶,石油醚:乙酸乙酯=5:1)纯化,得到目标化合物4j (0.37g,收率52%),为白色固体。

2.4 . 制备化合物10a - 10j的一般程序(方案3)
如果目标化合物的苯环被多重取代,则3-和4-取代的苯乙酸的起始原料会经历还原成醇、碘化,并随后用THP基团进行保护。最后,使用正丁基锂、硼酸三异丙酯和盐酸的组合合成目标化合物(方案3)。相反,如果苯环是单取代的,则采用邻溴苯乙酸作为起始原料,其余合成步骤相同(方案4 )。(化合物10h的合成提供了所述过程的具体示例)。

2.4.1 . 化合物8h的合成
在0℃下将NaBH 4颗粒(1.52g,40mmol,2当量)缓慢添加至3,4-二甲氧基-苯乙酸(20mmol,1当量)的无水THF(80mL)溶液中。15分钟后,用注射器将BF 3 ·Et 2 O(2.66mL,21mmol,1.05当量)滴入反应混合物中,并将反应混合物在60℃搅拌1h。添加MeOH(30mL)以淬灭反应混合物。减压除去溶剂,用乙酸乙酯和饱和氯化钠溶液萃取,有机层用无水Na 2 SO 4干燥,残余物减压浓缩,直接用于下一步反应。

将AgOTFA(6.63g,30.0mmol,1.0当量)和碘(7.61g,30.0mmol,1.0当量)溶解在THF(30mL)中。缓慢添加2-(3,4-二甲氧基-苯基)乙醇(5.47g,30.0mmol,1.0当量)的THF(100mL)溶液。在室温下搅拌12小时,过滤混合物。用饱和Na 2 S 2 O 3水溶液和乙酸乙酯清洗滤液,蒸发有机混合物,将残余物通过柱层析(PE:EA=3:1)纯化,得到2-(2-碘-4, 5-二甲氧基-苯基)乙醇。

2.4.2 . 化合物9h的合成
将3,4-二氢-2h-吡喃(3.4mL,37.5mmol)添加至碘化苯基乙醇(5.0g)的100mL DCM溶液中,随后添加樟脑 磺酸(100mg)。在室温下搅拌2小时并向反应混合物中添加K 2 CO 3 (300mg)。过滤混合物以除去沉淀物并用水(100mL)和饱和氯化钠(100mL)清洁滤液。将有机相用无水Na 2 SO 4干燥,将滤液减压,并将油状残余物用乙酸乙酯/石油醚(0:100至50:50)纯化。

2.4.3 . 化合物的合成10h
在氮气保护下,将上一步引入的THP产物(3.5mmol)溶解于THF溶液(20mL)中,冷却至-78℃,并缓慢加入n -BuLi(2.5M溶液,3.8mmol)。15分钟后,将硼酸三异丙酯(5.25mmol)加入到混合物中,并将所有混合物自然加热至室温。将反应混合物搅拌过夜。将盐酸(10mL,6N)加入到反应混合物中并在室温下再搅拌1小时。将浅黄色溶液倒入EtOAc(30mL)和饱和氯化钠(20mL)的混合物中以萃取并分离有机层。用无水 Na 2 SO 4干燥有机萃取物。过滤有机萃取物,减压浓缩滤液,并用乙酸乙酯/石油醚(0:100至100:0)纯化产物。

2.5 . 复合数据
2.5.1 . 苯并[c][1,2]氧硼杂硼-1(3H)-醇 ( 4a )
白色固体,收率:81%,熔点96.3-98.1℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.15 (d, J  = 1.5 Hz, 1H), 7.73 (d, J  = 7.0 Hz, 1H), 7.46 (t, J  = 7.5 Hz, 1H), 7.40 (d,J  = 7.5 Hz,1H),7.33(t,J  = 7.0 Hz,1H),4.98(s,2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ153.91、130.52、126.82、121.35、69.96。HR-MS (ESI): C 7 H 7 BO 2 ([M+H] + )的m/z计算值135.0612,实测值135.0612。

2.5.2 . 5-氟苯并[c][1,2]氧硼杂硼-1(3H)-醇 ( 4b )
白色固体,收率:72%,熔点118.6-119.7℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.22 (s, 1H), 7.76 (dd, J  = 8.0, 6.0 Hz, 1H), 7.24 (d, J  = 8.5 Hz, 1H), 7.16 (s, 1H),4.97(秒,2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 165.78, 163.82, 157.29 (d, J  = 9.0 Hz), 133.18 (d, J = 9.5 Hz), 114.97 (d, J = 22.0 Hz), 108.92 (  d, J  = 9.0 Hz), 108.92 (d, J = 9.0 Hz) ,J  = 22.0 赫兹),70.08(d,J  = 3.5 赫兹)。HR-MS (ESI): C 7 H 6 BFO 2的m/z计算值([M+H] + )153.0518,发现153.0518。

2.5.3 . 5-(三氟甲基)苯并[c][1,2]氧杂硼醇-1(3H)-醇 ( 4c )
白色固体,收率:41%,熔点116.7-118.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.47 (s, 1H), 7.94 (d, J  = 7.5 Hz, 1H), 7.80 (s, 1H), 7.69 (d, J =  7.5 Hz, 1H) ,5.07(秒,2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ155.09、131.90、124.02、118.79、70.44。HR-MS (ESI): C 8 H 6 BF 3 O 2 ([M+H] + )的m/z计算值203.0486,实测值203.0496。

2.5.4 . 6-氟苯并[c][1,2]氧杂硼醇-1(3H)-醇 ( 4d )
白色固体,收率:47%,熔点113.4-115.6℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.29 (s, 1H), 7.44 (d, J  = 8.5 Hz, 2H), 7.30 (s, 1H), 4.97 (s, 2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 162.71, 160.78, 149.53, 123.35 (d, J  = 8.0 Hz), 117.99 (d, J  = 23.5 Hz), 115.96 (d, J  = 20.0 Hz), 69.69 。HR-MS (ESI): C 7 H 6 BFO 2 ([M+H] + )的m/z计算值153.0518,实测值153.0517。

2.5.5 . 6-氯苯并[c][1,2]氧硼杂硼-1(3H)-醇 ( 4e )
白色固体,收率57%,熔点105.5-106.7℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.29 (s, 1H), 7.72 (d, J  = 8.0 Hz, 1H), 7.47 (s, 1H), 7.37 (d, J  = 8.0 Hz, 1H) ,4.97(秒,2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ156.60、136.24、132.65、127.62、122.17、122.14、70.06。HR-MS (ESI): C 7 H 6 BClO 2 ([M+H] + )的m/z计算值169.0224,实测值169.0208。

2.5.6 . 6-氨基苯并[c][1,2]氧硼杂硼-1(3H)-醇 ( 4f )
黄色固体,购自常州晨虹生物科技有限公司,熔点125.4-126.1℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 10.44 (s, 2H), 7.76 (d, J  = 2.0 Hz, 1H), 7.50 (d, J  = 7.5 Hz, 2H), 5.00 (s, 2H) 。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ153.98、131.21、126.11、125.73、123.26、70.26。HR-MS (ESI): C 7 H 9 BClNO 2 ([M+H] + )的m/z计算值150.0721,实测值150.0722。

2.5.7 . 5,6-二氟苯并[c][1,2]氧杂硼醇-1(3H)-醇 ( 4g )
白色固体,收率:49%,熔点137.8-138.6℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.34 (s, 1H), 7.63 (dd, J  = 9.5, 8.0 Hz, 1H), 7.50 (dd, J  = 10.5, 7.0 Hz, 1H), 4.95 ( d,J  = 1.5 Hz,2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 153.20 (d, J  = 14.0 Hz), 151.22 (d, J  = 14.0 Hz), 151.11 (d, J  = 7.5 Hz), 150.83 (d, J  = 13.5 Hz)、148.88(d、J  = 13.5 Hz)、118.58(dd、J  = 16.0、4.0 Hz)、111.24(dd、J  = 18.1、4.5 Hz)、69.98(d、J) = 3.0 赫兹)。HR-MS (ESI): C 7 H 5 BF 2 O 2 ([M+H] + )的m/z计算值171.0423,实测值171.0431。

2.5.8 . 苯并[c][1,2]氧杂硼杂环戊烯-1,5(3H)-二醇 ( 4h )
白色固体,购自常州晨虹生物科技有限公司,熔点115.4-116.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.73 (s, 1H), 8.85 (s, 1H), 7.52 (d, J  = 8.5 Hz, 1H), 6.74 (s, 2H), 4.86 (s, 1H) 2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ160.56、156.92、132.33、115.58、108.11、70.05。HR-MS (ESI): C 7 H 7 BO 3 ([M+H] + )的m/z计算值151.0561,实测值151.0563。

2.5.9 . 5-氯苯并[c][1,2]氧硼杂硼-1(3H)-醇 ( 4i )
白色固体,收率:61%,熔点152.6-153.8℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.28 (s, 1H), 7.68 (d, J  = 8.0 Hz, 1H), 7.46 (s, 1H), 7.35 (dd, J  = 8.0, 2.0 Hz, 1H),4.94(秒,2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ156.62、136.23、132.67、127.64、122.19、70.06。HR-MS (ESI): C 7 H 6 BClO 2 ([M+H] + )的m/z计算值169.0024,实测值169.0021。

2.5.10 . 3-(溴甲基)苯并[c][1,2]氧杂硼醇-1(3H)-醇 ( 4j )
白色固体,收率:87%,熔点101.4-101.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 9.32 (s, 1H), 7.71 (d, J  = 7.0 Hz, 1H), 7.50 (s, 2H), 7.38 (s, 1H), 5.40 (dd, J  = 5.5,3.0 Hz,1H),4.07(dd,J  = 11.0,3.0 Hz,1H),3.79(dd,J  = 11.0,5.5 Hz,1H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ154.38、131.29、130.88、128.24、122.26、79.00、38.58。HR-MS (ESI): C 8 H 8 BBrO 2 ([M+H] + )的m/z计算值226.9875,实测值226.9856。

2.5.11 . 3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10a)
白色固体,收率:85%,熔点95.4-96.2℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.43 (s, 1H), 7.68 (d, J  = 7.0 Hz, 1H), 7.38 (s, 1H), 7.23 (s, 1H), 7.20 (s, 1H) 1H), 4.06 (t, J  = 6.0 Hz, 2H), 2.85 (t, J  = 6.0 Hz, 2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ145.82、132.88、130.93、126.74、125.88、63.18、31.96。HR-MS (ESI): C 8 H 9 BO 2 ([M+H] + )的m/z计算值149.0768,实测值149.0769。

2.5.12 . 6-氟-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]氧硼杂宁-1-醇(10b)
白色固体,收率:67%,熔点85.2-87.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.53 (s, 1H), 7.73 (t, J  = 7.5 Hz, 1H), 7.07 (d, J  = 9.5 Hz, 2H), 4.06 (t, J  = 6.0 赫兹,2H),2.88 (t,J  = 6.0 赫兹,2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 165.49, 163.53, 149.54 (d, J  = 8.0 Hz), 135.95 (d, J = 8.5 Hz), 114.04 (d, J = 20.0 Hz), 113.39 (  d, J  = 8.0 Hz), 113.39 (d, J = 8.0 Hz) ,J  = 20.0 赫兹),63.41,32.41。HR-MS (ESI): C 8 H 8的m/z计算值BFO 2 ([M + Na] + ) 189.0494,实测值 189.0473。

2.5.13 . 6-氯-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10c)
白色固体,收率:46%,熔点109.7-110.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.54 (s, 1H), 7.62 (d, J  = 7.5 Hz, 1H), 7.26 (d, J  = 9.0 Hz, 2H), 4.02 (t, J  = 6.0 赫兹,2H),2.83 (t,J  = 6.0 赫兹,2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ148.72、136.21、135.20、127.13、126.46、63.42、32.16。HR-MS (ESI): C 8 H 8 BClO 2 ([M+H] + )的m/z计算值183.0380,实测值183.0778。

2.5.14 . 6-溴-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10d)
白色固体,收率:52%,熔点122.4-123.8℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.55 (s, 1H), 7.55 (d, J  = 8.0 Hz, 1H), 7.45–7.37 (m, 2H), 4.01 (t, J  = 6.0 Hz, 2H), 2.83 (t, J  = 6.0 Hz, 2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ148.93、135.37、130.03、129.38、125.31、63.43、32.07。HR-MS (ESI): C 8 H 8 BBrO 2 ([M+H] + )的m/z计算值226.9875,实测值226.9872。

2.5.15 。7-氟-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10e)
白色固体,收率:60%,熔点87.4-88.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.67 (s, 1H), 7.43 (dd, J  = 9.0, 3.0 Hz, 1H), 7.26 (dd, J  = 8.5, 5.5 Hz, 1H), 7.21 ( td,J  = 9.0,3.0 Hz,1H),4.07(t,J  = 6.0 Hz,2H),2.85(t,J  = 6.0 Hz,2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 162.26, 160.34, 142.26 (d, J  = 3.0 Hz), 129.36 (d, J  = 7.0 Hz), 118.96 (d, J  = 18.5 Hz), 118.21 (d, J = 18.5 Hz) ,J  = 21.5 赫兹),63.78,31.59。HR-MS (ESI):m/zC 8 H 8 BFO 2 ([M + Na] + ) 计算值 189.0490,实测值 189.0492。

2.5.16 。7-氯-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10f)
白色固体,收率:49%,熔点112.1-114.3℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.69 (s, 1H), 7.67 (d, J  = 2.5 Hz, 1H), 7.44 (dd, J  = 8.0, 2.5 Hz, 1H), 7.26 (d, J  = 8.0 Hz,1H)、4.07(t,J  = 6.0 Hz,2H)、2.86(t,J  = 6.0 Hz,2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ145.02、132.67、131.34、131.12、129.40、63.56、31.72。HR-MS (ESI): C 8 H 8 BClO 2 ([M+H] + )的m/z计算值183.0380,实测值183.0382。

2.5.17 。8-氟-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]氧硼杂宁-1-醇(10g)
白色固体,收率:63%,熔点108.4-109.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.41 (s, 1H), 7.42–7.34 (m, 1H), 7.01 (d, J =  7.5 Hz, 1H), 6.93 (t, J  = 8.5 Hz, 1H), 3.99 (t, J  = 6.0 Hz, 2H), 2.83 (t, J  = 6.0 Hz, 2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 167.17, 165.18, 148.62 (d, J  = 8.0 Hz), 132.98 (d, J  = 9.0 Hz), 123.10 (d, J  = 2.5 Hz), 113.25 (d, J = 2.5 Hz) ,J  = 24.0 赫兹),62.78,32.06。HR-MS (ESI): C 8 H的m/z计算值8 BFO 2 ([M + Na] + ) 189.0494,实测值 189.0488。

2.5.18 。6,7-二甲氧基-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10h)
白色固体,收率57%,熔点108.6-110.3℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.24 (s, 1H), 7.17 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 3.99 (t, J  = 6.0 Hz, 2H), 3.72 (s, 1H), 3.72 (s, 1H), 3.72 (s, 1H) 3H), 3.69 (s, 3H), 2.74 (t, J  = 6.0 Hz, 2H)。13 C NMR (125MHz,DMSO- d 6 )δ151.67、147.49、140.05、115.91、110.93、63.80、55.93、31.99。HR-MS (ESI): C 10 H 13 BO 4 ([M+H] + ) 的m/z计算值209.0980,实测值 209.0976。

2.5.19 。3,4-二氢-1H- 1,3二氧杂环[4',5':4,5]苯并[1,2-c][1,2]oxaborinin-1-ol (10i)
白色固体,收率:42%,熔点99.4-101.3℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.26 (s, 1H), 7.08 (s, 1H), 6.77 (s, 1H), 5.94 (s, 2H), 3.96 (t, J =  6.0 Hz, 2H), 2.72 (t, J  = 6.0 Hz, 2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 150.00、146.08、141.62、112.16、108.26、101.08、63.67、32.36。HR-MS (ESI): C 9 H 9 BO 4 ([M + Na] + ) 的m/z计算值215.0486,实测值 215.0480。

2.5.20 。6,7-二氟-3,4-二氢-1H-苯并[c][1,2]oxaborinin-1-ol (10j)
白色固体,收率:31%,熔点124.4-126.9℃。1 H NMR (500 MHz, DMSO- d 6 ) δ 8.65 (s, 1H), 7.43–7.34 (m, 1H), 7.03 (dd, J  = 8.5, 4.0 Hz, 1H), 3.99 (t, J  = 6.0赫兹,2H),2.80(t,J  = 6.0赫兹,2H)。13 C NMR (125 MHz, DMSO- d 6 ) δ 154.32 (d, J  = 11.5 Hz), 152.32 (d, J  = 11.0 Hz), 149.65 (d, J  = 15.0 Hz), 147.71 (d, J  = 15.0赫兹)、143.64–143.44(米)、124.12、120.19(d、J  = 17.0 赫兹)、63.47、31.93。HR-MS (ESI): C 8的m/z计算值H 7 BF 2 O 2 ([M+Na] + )207.0399,实测值207.0401。

2.6 . 生物检测
采用菌丝体生长抑制率法评价合成化合物的杀菌活性,浓度为50 μg/mL。使用蛇床子素、啶酰菌胺和多菌灵作为阳性对照。蛇床子素(CAS 号:484-12-8,IUPAC 名称:7-methoxy-8-(3-methylbut-2-en-1-yl)-2H-chromen-2-one)是一种农药活性基因,具有独特的杀虫和抑菌特性。啶酰菌胺(CAS号:188425-85-6,IUPAC名称:2-氯-N-(4′-氯-[1,1′-联苯]-2-基)烟酰胺)是巴斯夫公司开发的一种新型烟酰胺杀菌剂抑制琥珀酸辅酶Q 线粒体呼吸链中的还原酶,对孢子萌发。多菌灵(CAS No.:10605-21-7,IUPAC 名称:(1H-苯并[d]咪唑-2-基)氨基甲酸甲酯)是一种广谱苯并咪唑杀菌剂,用于防治农作物、水果、蔬菜、农作物等的多种病害。观赏植物和药用植物。

供试真菌由南京农业大学植物病害防治实验室提供,实验程序按照南京农业大学植物病理教研室规定的方案进行。将菌株在25℃的PD​​A中激活2-15天以获得新的菌丝体,并在进行杀菌活性测定之前将菌丝体边缘打孔。化合物对灰霉病、茄黑斑病、玉米赤霉、立枯丝核菌、炭疽病和黑斑病的抑制活性记录在表1中。(浓度为 50 μg/mL)。选择活性最好的化合物4a、4b、4d和4e在较低浓度(10和1μg/mL)下进行进一步的生物学测试,结果如表2所示。所有数据均从三个重复中收集。

3 . 结果与讨论
3.1 . 杀菌活性
大多数目标化合物在浓度为 50 μg/mL 时对测试的真菌病原体表现出完全抑制 (100%)。五元系列化合物的杀菌活性明显优于六元系列化合物。为了研究最活性化合物的杀菌活性,我们对浓度为 10 μg/mL 和 1 μg/mL 的化合物 4a、4b、4d 和 4e 进行了测试。进行雷达图比较以评估这四种化合物在 10 μg/mL 下的杀菌活性(图 3 A),并将选定的化合物4b和4e与两种浓度为 10 μg/mL 的对照药物进行比较(图 3B)。我们的结果表明,苯并硼唑化合物对除立枯丝核菌外的所有五种真菌均表现出显着的抑制率。化合物4b即使在1μg/mL的浓度下也表现出优异的真菌抑制率,对灰霉病菌抑制率为100% 。因此,该系列化合物为进一步结构优化开发高效农业杀菌剂提供了一个有前景的起点。

BOT,灰葡萄孢;ALS,茄斑病菌;GIB,玉米赤霉;RHI,立枯丝核菌;COL,炭疽病菌;ALL,链格孢叶斑病。)。

我们根据其优异的杀菌活性选择了六种化合物(4a、4b、4d、4e、10c和10d ),并评估了它们对灰霉病菌、炭疽病菌、玉米赤霉病、立枯丝核菌、炭疽病菌和链格孢菌的 EC 50值。叶斑病。这些化合物中的大多数都表现出对这些真菌的有效控制。随后,我们进一步评估了这些化合物与蛇床子素相比的EC 50值、啶酰菌胺和多菌灵。如表3所示,化合物4b对灰葡萄孢表现出0.404μg/mL的最低EC 50值,表明其与蛇床子素(30.6725μg/mL)和啶酰菌胺(0.5096μg/mL)相比具有优异的功效。化合物4a、 4b、 4e和10d对所有测试真菌的EC 50值均小于10μg/mL,突显了其优异的杀菌活性。

3.2 . 分子对接
亮氨酰-tRNA 合成酶 (LeuRS) 是氨酰-tRNA 合成酶 (aaRS) 家族的成员,普遍存在于原核生物和真核生物中。作为蛋白质合成中的关键蛋白酶,LeuRS 对于维持基本的细胞过程至关重要,并且在细胞存活中发挥着关键作用。38 2014 年,Anacor Pharmaceuticals 推出了tavaborole ,一种小分子药物,用于治疗真菌感染,39随后被证明可以靶向 LeuRS。40

在这项研究中,我们采用分子建模技术来研究嗜热栖热菌LeuRS (PDB ID: 2V0C ) 与一组目标化合物的结合相互作用。tLeuRS 的蛋白质晶体结构是从可靠的数据库中获得的,高分辨率为 1.85 Å。蛋白质与配体的连接结果总结于。

我们的分子对接分析表明,目标化合物 4a 至 4j 的结合亲和力总体优于目标化合物 10a 至 10j。重要的是,对接结果与进行的杀菌实验非常一致,表明我们计算预测的可靠性。本研究中使用的对接评分公式如下:

配体-受体相互作用的计算基于多种因素,包括静电、溶剂和范德华力,以及溶剂暴露面积。这些因素被纳入一个综合公式,该公式考虑了整个过程的平均熵变,以及分子力场测试得出的参数γ和δ。由于考虑了多种因素,所得计算具有较高的可靠性。配体与受体相互作用的强弱由S值反映,S值为负值。S值越小表明两个分子之间的相互作用越强。

为了准确量化单个配体的两个不同空间结构之间的区别,采用均方根偏差(RMSD)。每个配体(包含 N 个测试原子)的 RMSD 值可以通过使用以下计算公式计算其两种不同构象 P 和 Q:

令p i表示构象P的第i个原子,并令q i表示构象Q的相应第i个原子。原子的笛卡尔坐标由x、y和z表示。如果 Q 是晶体结构,则均方根偏差 (RMSD) 测量构象 P 和晶体结构之间的差异。RMSD 值越小,表明计算的模拟结果与实验测定值越接近。

基于表4中呈现的数据分析,在分子对接和杀菌活性测试结果之间观察到很强的相关性。大多数化合物的 S 值低于 -8,RMSD 值低于 3,表明目标 LeuRS 与本研究中研究的合成化合物之间具有出色的结合亲和力。值得注意的是,五元系列的平均 S 为 -8.3982,RMSD 为 1.3762,而六元系列的平均 S 为 -8.1961,RMSD 为 3.4361。与六元系列相比,五元系列表现出优异的对接功效,从而为开发高效靶向杀菌剂奠定了良好的基础。

此外,根据表4选择化合物4e和4g,对其进行分子对接光谱研究。随后,采用MOE制备配体4e和4g,并利用所得对接研究结果确定最佳结合模式。值得注意的是,目标化合物 4e 和 4g 与 Tyr332苯环表现出明显的 π-H 相互作用,而苯并氧杂硼杂环戊烯氧原子在两种化合物中都与 Thr247、Thr248 和 Arg346 表现出氢键。重要的是,光谱研究重申了目标化合物与 LeuRS 的强大结合能力。图 4进一步证实了这一发现,突出显示了化合物 4e 和 4g 在分子对接过程中发挥的核心作用。

3.3 . 构效关系 (SAR) 分析
表1列出了20种目标化合物对6种植物病原真菌的杀菌试验结果。将这些结果与用作阳性对照的三种市售杀菌剂(蛇床子素、啶酰菌胺和多菌灵)的结果进行比较。大多数化合物在浓度为 50 μg/mL 时对测试的病原体表现出完全抑制作用。因此,我们选择了几种化合物,以及蛇床子素、啶酰菌胺和多菌灵,以进一步测试其 EC 50值。为了研究目标化合物的构效关系,我们进行了分子对接来评估它们与 LeuRS 的结合能力。

表1、表2、表3、表4表明,带有F或Cl取代基的苯环的目标化合物与其他取代基相比表现出更高的杀菌活性。例如,化合物4b和5c分别表现出比 4h 和 5h 更好的结果。此外,发现吸电子基团比供电子基团更有效。在某些病原真菌中,苯环上的单取代化合物比双取代化合物表现出更好的杀菌活性。例如, 4b和4g比4f和5b更有效优于5j。其次,合成的五元系列化合物的杀菌活性优于六元系列化合物。这一发现可能归因于测试的六元系列化合物的EC 50值普遍高于五元系列化合物的EC 50 值。

4 . 结论
为了发现具有强效杀菌活性的化合物,我们高效合成了两个系列的tavaborole衍生物。杀菌活性测定结果表明,这些化合物中的大多数都表现出显着的杀菌活性。其中,我们选择了六种化合物,并测定了它们对六种不同真菌物种的 EC 50值。所有目标化合物均表现出出色的杀菌活性。目前正在进行属于此类化合物类别的类似物的进一步结构优化,我们的目标是对最具活性的化合物进行更全面的生物学评估。

事实上,苯并氧杂硼杂环戊二烯通常表现出高杀菌活性,其探索为开发急需的广谱农业杀菌剂提供了一条有前途的途径。这一事实凸显了苯并氧杂硼杂环戊二烯体系作为研究化合物杀菌活性关键要素的重要性,并为开发高效硼基杀菌药物提供了潜在的新方向。

发布日期:2024-01-17