分享好友 资讯首页 资讯分类 切换频道

贵州大学在介离子化合物研究上取得重要进展,筛选出杀蚜活性优异的先导分子

2026-07-13 17:211490

近日,贵州大学绿色农药全国重点实验室博士生张兴杰作为第一作者,宋润江教授、池永贵教授作为共同通讯作者,在国际知名学术期刊《Chinese Chemical Letters》(IF=9.5)上发表了一篇题为″Carbene-catalyzed mesoionization via formal [3+2] cycloaddition for mesoionic insecticide discovery″的论文。团队首次建立氮杂环卡宾(NHC) 催化介离子化合成新策略,高效构建咪唑并[1,2-a]吡啶介离子骨架,筛选出对蚜虫具有高活性、对蜜蜂低毒安全的农药先导分子,为下一代绿色介离子杀虫剂开发提供全新合成平台。


当前,拟除虫菊酯、新烟碱类杀虫剂长期大面积施用,蚜虫、蚊虫等农业害虫靶标位点突变频发,田间抗药性问题愈发突出;同时新烟碱类药剂会损伤蜜蜂觅食、学习行为,严重威胁传粉昆虫种群与农田生态安全,行业亟需开发无交叉抗性、对有益生物安全的新型农药活性分子。介离子杂环是农药创制优势骨架,杜邦、巴斯夫已推出多款商品化介离子杀虫剂,但现有品种均为吡啶并嘧啶结构;咪唑并[1,2-a]吡啶介离子骨架杀虫潜力突出,却受限于传统合成路线底物范围窄、产物收率通常不足20%,难以支撑农药分子库快速构建与规模化制备。氮杂环卡宾催化是成熟的有机合成工具,广泛用于常规杂环构建,但利用该催化体系合成介离子骨架的相关研究仍相对较少。


640.png

图1  研究背景与课题设计


针对上述瓶颈,研究团队创新开发出NHC催化介离子化反应,以简单易得的芳基α-卤代酯与2-氨基吡啶为原料,通过一步形式上的[3+2]环加成反应模块化合成咪唑并[1,2-a]吡啶介离子化合物。团队以a-溴芳基酯、N-甲基-2-氨基吡啶为模板底物完成系统的条件筛选,确定最优反应体系:NHC C为催化剂、碳酸钠作为碱、邻二氯苯作溶剂、80C条件下反应10h,模型反应分离产率最高可达83%。底物拓展实验证实该催化体系普适性较强,芳环连有吸电子、给电子取代基底物、脂肪族酯底物、各类N-取代氨基吡啶,以及带有磷酸酯、氯噻唑等农药经典药效团的底物均可顺利转化,产物产率区间为60%-94%;a-氯代酯同样适配该反应,部分底物收率优于溴代底物。该合成路线可实现克级放大制备,放大后产物产率无明显下降。


1.png

图2  底物拓展范围


依托该高效合成方法,团队完成系列介离子产物后期多样化衍生,通过钯催化交叉偶联、酰胺化、点击化学等转化,高收率实现分子结构快速修饰,可将介离子骨架与天然产物、药物分子、生物素探针偶联,快速构建多样化衍生物库,大幅提升先导分子筛选效率。为阐明反应本质,研究结合密度泛函理论(DFT)计算与高分辨质谱实验完整解析催化循环,证实反应关键中间体为a-溴代酰基唑鎓中间体,氨基吡啶参与的[3+2]环加成步骤为反应决速步;同时借助NICS芳香性计算、单晶X射线衍射、Mayer键级、静电势分布图系统解析介离子电子结构,明确分子电荷分布、化学键特征与主要共振贡献结构,阐释该新型介离子骨架稳定存在的理论基础。稳定性测试结果表明,该类介离子分子在不同溶剂、强酸强碱环境下,24h无分解,完全满足生物活性评价实验条件。


2.png

图3  底物转化与应用


生物活性评价结果显示,团队筛选得到先导化合物J1具备优异杀蚜活性。在10ug/mL测试浓度下,J1对豌豆蚜、蚕豆修尾蚜校正死亡率分别达到90.1%、 95.5%,半数致死浓度LC50低于市售介离子杀虫剂三氟苯嘧啶。蜜蜂急性毒性实验表明,J1对意大利蜜蜂经口、接触LD50均大于100ug/蜂,依据美国EPA农药蜜蜂风险评估标准归为″低毒″。


3.png

图4  可能的反应机理与介离子化合物的共振讨论


4.jpg

图5  杀虫活性评价与稳定性测试


总之,该研究开发了一种NHC催化的介离子化策略,能够从芳基酯和吡啶胺出发高效构建咪唑并[1,2-a]吡啶的介离子化合物,该方法具有广泛的底物耐受性和优异的可放大性。所得介离子产物可作为后期多样化衍生的通用中间体,通过模块化偶联将介离子片段安装到天然产物或药物分子骨架上,并在杀虫剂研发中展现出应用价值。生物活性筛选出的化合物J1,其杀蚜虫活性优于市售杀虫剂三氟苯嘧啶,且对蜜蜂的安全性更高。该策略预期不仅可扩展介离子化合物的合成方法学,还可加速高效且对传粉昆虫安全的绿色杀虫剂的开发进程。


来源: 贵州大学


举报
收藏 0
打赏 0
评论 0
给植物装上病毒″智能触发警报″!中国农科院植保所创制合成免疫模块,破解作物抗病与生长两难
近日,中国农业科学院植物保护研究所李方方、周雪平研究员团队创新突破,成功开发出翻译抑制-转录激活(TI-TA)病毒响应型合成免疫模块。该技术精准靶向各类依赖亚基因组RNA增殖的正链RNA病毒,可在不干扰作物正常生长发育的前提下,智能启动抗病毒防御,为番茄、烟草等重要农作物抗RNA病毒育种提供了全新的可编程技术工具

2026-09-2927

华中农业大学研发一种可喷施、生物降解的液体地膜
近日,华中农业大学工学院、园艺林学学院、湖北洪山实验室李强教授研究团队在生物降解液体地膜研究方面取得新进展。相关成果以″Aquo-bioplastic from Rotten Bamboo-derived Carboxymethyl Cellulose for Biodegradable Mulching″为题在International Journal of Biological Macromolecules发表。研究面向农田残膜污染治

2026-09-2923

富美实小麦除草剂新品麦蓬®(36%二氯异噁草酮SC)正式上市
近日,富美实(FMC)小麦田除草剂新品麦蓬®(36%二氯异噁草酮悬浮剂)正式上市,主打播后苗前土壤封闭处理,剑指日益棘手的小麦田抗性杂草问题。多年来,小麦田杂草抗性问题日益凸显,防效不稳定的情况时有发生。据富美实披露的数据,部分区域多花黑麦草种群对甲基二磺隆的抗性指数已达11—25倍,对唑啉草酯达10.5—11.5倍

2026-09-2833

功能化硒掺杂碳量子点基新型纳米核酸农药,实现对多种疫霉病害的高效防控
近日,中国农业大学植物保护学院刘西莉教授课题组在Advanced Composites and Hybrid Materials期刊上发表了题为 ″Functionalized selenium‑doped carbon quantum dots: efficient dsRNA delivery for a rotating attack–defense–restock strategy againstPhytophthoradiseases″ 的研究论文。该研究制备了一种功能化硒

2026-09-2835

牛筋草百草枯抗性机制获解析——液泡蛋白分选基因介导药剂液泡隔离
近日,广东省农业科学院植保所杂草研究团队在Journal of Agriculturaland Food Chemistry期刊(中科院农林科学一区top,IF=6.7)上联合发表题为″Vacuolar Protein Sorting Genes Contribute to Paraquat Resistance inEleusine indica″的研究论文。  百草枯是全球广泛应用的灭生性除草剂,调控田间杂草百草枯抗性的关键

2026-09-2831

基于多模态时空数据融合的荔枝霜疫病早期预测
近日,华南农业大学人工智能与低空技术学院陆健强教授团队在农业系统科学领域国际权威期刊Agricultural Systems(中科院一区TOP期刊,影响因子6.2)发表题为″Early Prediction of Litchi Downy Blight via Spatiotemporal Graph-Based Multimodal Data Fusion″的研究论文。该研究面向作物病害潜伏期识别与精准防控需求,

2026-09-2458

宁波大学/浙大团队从海绵共附生真菌中发掘出杀线虫嗜氮酮化合物
近日,宁波大学联合浙江大学团队在《Pest Management Science》在线发表了题为″Nematicidal azaphilones from the mesophotic sponge-associated fungusEutypellasp. NBUF234″的研究论文,报道了来源于中光层海绵共附生真菌的杀线虫嗜氮酮新天然产物。植物寄生线虫是全球农林业生产面临的重大生物灾害,其中松材线虫(Bur

2026-09-2265

解硅细菌Burkholderia spp.促生与抑菌双重功能助力番茄抵抗镰刀菌枯萎病
番茄(Solanum lycopersicumL.)是全球重要的蔬菜作物,但由尖孢镰刀菌番茄专化型(Fusarium oxysporumf. sp.lycopersici,FOL)引起的番茄枯萎病严重威胁其产量,可造成高达80%的损失。传统化学防治成本高、污染环境,且病原菌厚垣孢子在土壤中可存活多年,抗性品种也因病原菌的快速演化而面临失效风险。另一方面,硅是地壳

2026-09-2165

允发观图®(40%氨唑草酮·精异草ZC)为甘蔗田一年生杂草防除提供新选择
甘蔗田杂草发生种类多、持续时间长,不仅与甘蔗争夺水分、养分和光照,也会增加田间管理难度。如何在甘蔗生长前期做好杂草封闭,是甘蔗田管理中的重要一环。允发观图®40%氨唑草酮·精异丙甲草胺微囊悬浮-悬浮剂已获农药正式登记,即将上市,用于甘蔗田一年生杂草防除,为甘蔗田苗前封闭带来新的产品选择。一次新登记带来两

2026-09-2153

华南农大在多倍体水稻创制和育性调控机理方面取得系列进展
华南农业大学农学院刘向东教授团队围绕多倍体水稻创制和育性调控机理研究,连续发表了4篇研究成果,另有2项发明专利获得授权。4篇论文分别发表于Journal of Integrative Plant Biology(2篇)、Plant Physiology和The Crop Journal。研究团队建立了高效的高育性四倍体水稻创建新技术,为进一步大规模创制高育性新型四倍体水

2026-09-2160