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酮醇酸还原异构酶(KARI)是植物和微生物体内支链氨基酸--缬氨酸、亮氨酸及异亮氨酸生物合成的关键酶之一,同乙酰乳酸合成酶(ALS)一样可以作为设计除草剂的靶标酶,通过抑制酶的活性可以中断支链氨基酸的合成而使植物死亡,达到除草目的。
本课题组曾经利用计算机辅助药物分子设计方法--基于结构的药物设计(SBDD),从生物大分子KARI复合物的晶体结构出发,利用分子对接DOCK4.0程序进行MDL/ACD3D三维数据库搜寻,获得了多个打分较高且结构新颖化合物,进而对其中一个双脒类KARI酶抑制剂进行结构优化,设计合成了一系列具有较好除草活性且有一定水稻KARI酶抑制活性的苄氧/烷氧基取代的苯甲脒类化合物。本文进一步在这些研究基础上,利用生物电子等排、类似合成及活性片段拼接等分子设计原理,设计合成了一系列结构新颖的N-苄氧/烷氧苯基-嘧啶/噻唑啉胺类化合物。
此外,根据KARI酶催化的反应中间体及其抑制剂IpOHA的结构,利用类似合成和活性片段拼接原理,设计合成了两个系列潜在KARI酶抑制剂。
最后,我们比较了几类已知的KARI酶抑制剂:Hoe704,IpOHA,CPD以及1,2,3-噻二唑类化合物的结构,并计算了它们的理论疏水常数(ClogP,logP)。从已知的1,2,3-噻二唑类化合物的结构出发,按照生物电子等排及活性拼接原理设计合成了一系列疏水性更好的新型吡唑类衍生物。
本论文设计合成了四个系列共60个新型化合物,其结构经过1HNMR、IR、MS、元素分析,高分辨质谱和X-射线单晶衍射分析确证。初步测试了目标产物的生物活性,结果表明,部分化合物具有一定除草活性及KARI抑制活性。