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含氨基甲酸酯结构的阿维菌素B2a 衍生物的合成、杀虫活性及分子对接

2023-10-19高门杰张添珍祝冠彬李庆山

农药学学报 2023年5期
关键词:氨基甲酸酯甲酰氧基

张 宇, 高门杰, 张添珍, 祝冠彬, 李庆山, 李 娇

(南开大学 化学学院 元素有机化学国家重点实验室 农药国家工程研究中心(天津),天津 300071)

阿维菌素是一类具有广谱杀虫、杀螨以及杀线虫活性的微生物源农药,是目前全球生产量和使用量最大的生物化学农药,在农业和畜牧业的病虫害防治方面做出了巨大贡献[1-7]。在阿维菌素工业生产过程中,通常会产生20%~30%的废渣,一般将废渣溶解在甲苯或二甲苯中得到阿维菌素油膏,用于生产乳油制剂[8-9]。但是阿维菌素油膏中除含有阿维菌素的有效成分外,还含有大量有害物质[10]。我国从2012 年开始禁止将阿维菌素油膏用于乳油制剂生产[11]。对阿维菌素油膏进行分离、纯化、分析后得知,阿维菌素油膏的主要成分是阿维菌素B2a,其杀害虫活性低于阿维菌素B1a[12-14]。阿维菌素B1a和B2a的结构式见图式1。

图式1 阿维菌素B1a 与B2a 的化学结构Scheme 1 Chemical structures of avermectin B1a and B2a

氨基甲酸酯衍生物是被广泛应用的杀虫剂、杀菌剂和除草剂。氨基甲酸酯在药物化学中被广泛用作肽键替代物,这主要是由于它的化学稳定性和细胞膜渗透能力[15-17]。此外,氨基甲酸酯片段可以通过甲酸酯基或氨基参与活性位点间氢键的形成。因此,氨基甲酸酯片段的引入为调节药物的理化性质、改善药物稳定性和药代动力学特性提供了机会[18]。如图式1 所示,阿维菌素B2a与阿维菌素B1a主要的差别在C23 位处,前者的C23位是一个羟基,使其亲脂性较差,降低了化合物被动扩散穿透生物膜的能力,导致阿维菌素B2a活性低于阿维菌素B1a。为了充分利用阿维菌素油膏资源,减少环境污染,张建军研究团队对B2a的结构进行了修饰,发现了杀虫活性显著提高的先导结构[3,8], 说明阿维菌素B2a具有较大的结构修饰潜力。鉴于此,本研究通过在阿维菌素B2a中引入亲酯性片段,改善化合物的理化性质,以进一步提高阿维菌素B2a的杀虫活性。

伊维菌素与阿维菌素作用的靶标均为谷氨酸门控氯离子通道,而Hibbs 等[19]研究了伊维菌素的C5 位与C7 位羟基对化合物与受体蛋白的结合发挥了重要的作用。其次,C23 位羟基位于螺醇缩酮中,受环张力的影响,该处空间自由度较低,而C4"羟基则可以通过糖苷键进行旋转,为活性片段与受体蛋白形成相互作用提供了更多的可能性。从阿维菌素B1a衍生物的研发经验中可以看出[20-23],在C4"位引入含氮官能团 (如:甲氨基阿维菌素苯甲酸盐、乙酰氨基阿维菌素等) 通常会提高阿维菌素B1a系列化合物的活性,而氨基甲酸酯作为一种农药常见的含氮官能团 (如:丁硫克百威 (化学结构见图式2) 等),在引入氮原子的同时,还可以改善化合物的亲脂性。因此,本研究采用活性亚结构拼接策略[24-25],在阿维菌素B2a的C4"位引入芳香族氨基甲酸酯基团,从而达到利用阿维菌素B2a开发更加绿色、高效的新农药的目的。目标分子的设计思路见图式2,目标化合物的合成路线见图式3。

图式2 目标分子的设计思路Scheme 2 Design ideas for target molecules

1 实验部分

1.1 仪器与试剂

Bruker Avance 400 MHz 型核磁共振仪 (以CDCl3为溶剂,TMS 为内标,Bruker);X-6 显微熔点测试仪 (河南予华仪器厂,温度未校正);Varian 7.0T FTMS 傅里叶变换高分辨质谱仪(Varian);PE-2000 旋转蒸发仪 (上海亚荣生化仪器厂);SHZ-D(Ⅲ)循环水式真空泵 (河南佰年仪器有限责任公司)。柱层层析硅胶 (筛孔径75~150 μm,100~200 目,青岛海洋化工分厂);GF254薄层层析硅胶 (青岛海洋化工有限公司);所用试剂及原料均为市售分析纯。

1.2 目标化合物的合成

1.2.1 化合物2 的合成 将阿维菌素B2a(20.00 g,22.46 mmol) 与干燥的二氯甲烷 (200 mL) 置于500 mL四口瓶中,降温至 –15 ℃。加入四甲基乙二胺(10.00 g, 86.05 mmol) 的二氯甲烷 (10 mL) 溶液,搅拌5 min。控温在–15 ℃,缓慢滴加氯甲酸烯丙酯 (4.06 g, 33.69 mmol),在–15 ℃温度下反应1 h。用薄层色谱(TLC,V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 1 : 1)监测反应至无原料点。加入饱和碳酸氢钠溶液(40 mL) 淬灭反应。用3 × 100 mL 的二氯甲烷萃取,合并有机相,用无水硫酸镁干燥,过滤,最后减压浓缩脱除溶剂得到27.61 g 粗产物。柱层析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 2 : 1) 分离,最终得到19.52 g 白色固体,产率为89%,熔点为154~156 ℃。

1.2.2 中间体Y1~Y21 的合成 以化合物Y1 的合成为例:将化合物2 (1.00 g, 1.12 mmol) 加入100 mL单口瓶中,加入四氢呋喃 (10 mL),搅拌溶解,依次加入4-二甲氨基吡啶 (DMAP) (0.27 g,2.24 mmol)和对氯苯异氰酸酯 (0.34 g,2.24 mmol),常温下反应8 h,TLC (V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 2 : 1) 监测至反应完成。加入饱和碳酸氢钠水溶液 (10 mL)淬灭反应,再用3 × 15 mL 的二氯甲烷萃取。合并有机相,用无水硫酸镁干燥,最后减压浓缩脱除溶剂得到0.86 g 粗产物 (Y1)。该产物未经纯化直接用于下一步反应。

图式3 目标化合物Z1~Z21 的合成路线Scheme 3 Synthetic routes of target compounds Z1-Z21

用类似的方法合成中间体Y2~Y21。

1.2.3 目标化合物Z1~Z21 的合成 以化合物Z1 的合成为例:将中间体Y1 溶于20 mLV(醋酸异丙酯) :V(乙醇) = 7 : 3 的混合溶剂中,常温下加入四(三苯基膦)钯 (0.01 g,0.01 mmol),搅拌溶解。缓慢加入NaBH4(0.07g,2.24 mmol),反应20 min。用TLC (V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 1 : 1)监测反应至无原料点。加入饱和碳酸氢钠水溶液(10 mL) 淬灭反应,再用3 × 15 mL 的二氯甲烷萃取。合并有机相,用无水硫酸镁进行干燥,最后减压浓缩脱除溶剂得到0.86 g 粗产物。经柱层析(V(石油醚) :V(乙酸乙酯) = 2 : 1) 分离,得到0.62 g白色固体,产率为53%。熔点为152~154 ℃。

用类似的方法合成目标化合物Z2~Z21。

1.3 生物活性测试

供试害虫:小菜蛾Plutella xylostella、玉米螟虫Ostrinia furnacalis、草地贪夜蛾Spodoptera frugiperda、黏虫Mythimna separata和棉铃虫Helicoverpa armigera,由南开大学农药国家工程研究中心提供。采用杀虫剂抗性行动委员会 (IRAC)提出的浸叶法测定[26]。用玉米叶片剪为5 cm 叶段,浸渍药液10 s,自然晾干后置于玻璃培养皿(直径75 mm) 中。选取发育整齐的3 龄幼虫接入处理后的叶片,以丙酮溶剂为对照。每次处理幼虫 10 头,重复3 次。处理后72 h 检查害虫存活状态,以毛刷轻触幼虫体表,无反应判定为死亡,记录死亡数、存活数。

分别按公式 (1)和(2) 计算死亡率(P1)和校正死亡率(P2)。

式中:K为死亡虫数;N为处理总虫数;P0为空白对照组的死亡率,%。

1.4 分子对接

Hibbs[19]报道了阿维菌素的衍生物伊维菌素与秀丽隐杆线虫的谷氨酸门控氯离子通道结合的单晶结构 (PDB ID: 3RHW),并对其变构激活和调节的机制进行了详细的研究。但是,玉米螟虫的谷氨酸门控氯离子通道缺乏晶体结构。因此,使用Schrödinger 2021 的homology modeling 模块的Multiple templates 方法以3RHW 为同源建模所用模板蛋白,在 NCBI 数据库中获取了玉米螟虫谷氨酸门控氯离子通道的蛋白序列进行同源建模,构建保留伊维菌素配体的同源五聚体模型。预测所需受体蛋白的三维结构发现,二者之间的蛋白序列同源性为35.51%。随后,使用pymol 4.6 软件保留其中的两条相连的单链以及其中的伊维菌素配体作为模型蛋白;使用Schrödinger 2021 的Protein Preparation Wizard 模块对模型蛋白进行补全不完整残基、结构和能量优化等操作;使用LigPrep 模块对配体进行进行加氢、加电荷 (赋以OPLS-2005 立场) 等操作;利用Receptor Grid Generation 模块以伊维菌素所在位置为中心构建分子对接所需的受体口袋;使用Ligand docking 模块对受体蛋白和配体进行对接;最后使用Prime MM-GBSA 模块计算配体-受体复合物的结合能。

2 结果与讨论

2.1 目标化合物的理化性质与结构表征

根据上述合成方法,合成了1 个中间体2 和21 个含氨基甲酸酯结构的阿维菌素B2a衍生物(Z1~Z21),其结构表征数据如下。

化合物2 (5-烯丙氧基甲酰氧基-阿维菌素B2a):白色固体,收率89%,熔点为154~156 ℃。1H NMR (400 MHz,CDCl3)δ5.95 (ddt, J = 16.2, 10.6, 5.7 Hz, 1H), 5.84 (d,J=10.3 Hz, 1H), 5.79~5.67 (m, 2H), 5.57 (s, 1H), 5.41~5.25 (m,5H), 4.98 (t,J= 7.3 Hz, 1H), 4.76 (d,J= 3.3 Hz, 1H),4.71~4.58 (m, 4H), 4.12 (d,J= 6.1 Hz, 1H), 3.95 (s, 1H),3.87~3.73 (m, 4H), 3.66~3.55 (m, 2H), 3.48 (dd,J= 10.0, 5.6 Hz, 1H), 3.46~3.37 (m, 6H), 3.37 (d,J= 2.3 Hz, 1H), 3.24 (t,J= 9.0 Hz, 1H), 3.17 (t,J= 9.1 Hz, 1H), 2.57~2.47 (m, 1H),2.38~2.30 (m, 3H), 2.22 (dd,J= 13.1, 4.3 Hz, 1H), 2.04~1.93(m, 2H), 1.85~1.74 (m, 4H), 1.69~1.47 (m, 10H), 1.46~1.40(m, 1H), 1.28~1.26 (m, 6H), 1.17 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.97 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.91 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.88 (d,J= 6.5 Hz,3H), 0.84 (d,J= 11.8 Hz, 1H).13C NMR (151 MHz, CDCl3)δ173.2, 154.8, 139.3, 138.0, 135.7, 133.0, 131.5, 124.8, 121.5,120.4, 118.7, 117.5, 99.6, 98.5, 94.8, 81.6, 80.9, 80.4, 79.3,78.2, 77.5, 76.0, 73.5, 70.8, 69.9, 68.8, 68.4, 68.3, 68.1, 67.8,67.3, 56.5, 56.5, 45.7, 41.1, 40.7, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.5,34.2, 34.1, 27.3, 20.2, 19.6, 18.4, 17.7, 15.1, 13.8, 12.5, 11.8.

化合物Z1 (4"-(4'-氯苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率53%,熔点为152~154 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.37 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.28 (d,J= 3.7 Hz,2H), 6.70 (s, 1H), 5.93~5.82 (m, 1H), 5.80~5.71 (m, 2H), 5.43(s, 2H), 5.40~5.31 (m, 1H), 4.99 (t,J= 7.3 Hz, 1H), 4.77 (d,J= 3.4 Hz, 1H), 4.72~4.66 (m, 2H), 4.62 (t,J= 9.4 Hz, 1H),4.30 (d,J= 6.0 Hz, 1H), 3.99~3.95 (m, 2H), 3.92~3.83 (m,2H), 3.82~3.74 (m, 2H), 3.69~3.61 (m, 2H), 3.58 (d,J=11.3 Hz, 1H), 3.44 (s, 3H), 3.39 (s, 3H), 3.30 (dd,J= 4.4, 2.1 Hz, 1H), 3.26 (t,J= 9.0 Hz, 1H), 2.60~2.49 (m, 1H),2.38~2.30 (m, 3H), 2.24 (dd,J= 12.8, 4.6 Hz, 1H), 2.04~1.95(m, 2H), 1.88 (s, 3H), 1.82~1.75 (m, 1H), 1.71~1.45 (m, 10H),1.42 (d,J= 11.7 Hz, 1H), 1.28~1.26 (m, 3H), 1.23 (d,J=6.3 Hz, 3H), 1.18 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.97 (t,J= 7.2 Hz, 3H),0.92 (d,J= 6.8 Hz, 3H), 0.88 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.86~0.82(m, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.5, 152.7, 139.7,137.8, 136.5, 135.6, 128.9, 128.3, 124.8, 120.3, 119.8, 117.9,117.5, 99.6, 98.2, 94.9, 81.8, 80.4, 80.4, 79.2, 75.6, 70.8, 69.9,68.2, 67.6, 67.6, 67.1, 66.60, 60.5, 56.7, 56.5, 45.6, 41.2, 40.7,39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.9, 34.5, 34.2, 27.3, 20.2, 20.0,18.4, 17.5, 15.2, 14.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C56H77ClF3NO16Na [M + Na]+, 测量值1066.4907, 计算值1066.4906.

化合物Z2 (4"-(3'-氯苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率42%,熔点为154~156 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.29 (s, 1H), 7.24~7.14 (m, 2H), 7.20 (s,1H), 7.17 (d,J= 10.5 Hz, 1H), 6.75 (s, 1H), 5.87 (d,J=9.5 Hz, 1H), 5.81~5.66 (m, 2H), 5.46~5.38 (m, 2H), 5.38~5.27(m, 1H), 4.99 (t,J= 7.0 Hz, 1H), 4.78 (d,J= 3.0 Hz, 1H),4.75~4.63 (m, 2H), 4.62~4.55 (m, 1H), 4.31 (d,J= 5.9 Hz,1H), 4.04~3.92 (m, 2H), 3.91~3.80 (m, 2H), 3.80~3.70 (m,2H), 3.68~3.54 (m, 3H), 3.45~3.41 (m, 6H), 3.34~3.14 (m,2H), 2.57~2.51 (m, 1H), 2.40~2.26 (m, 3H), 2.23 (dd,J= 12.8,4.6 Hz, 1H), 2.05~1.96 (m, 2H), 1.89 (s, 3H), 1.79 (d,J=8.7 Hz, 1H), 1.73~1.47 (m, 11H), 1.30~1.26 (m, 6H), 1.18 (d,J= 6.8 Hz, 3H), 0.98 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.93~0.83 (m, 7H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.6, 139.6, 138.0, 135.7,129.0, 128.2, 125.3, 124.7, 120.4, 118.0, 117.5, 99.7, 98.5,94.8, 81.7 , 80.4, 79.4, 79.2, 78.2, 77.3, 76.1, 70.8, 69.9, 68.4,68.3, 68.1, 67.7, 67.6, 67.3, 56.5, 56.4, 45.7, 41.2, 40.7, 39.8,36.5, 35.7, 35.1, 34.5, 34.2, 27.3, 20.2, 20.0, 18.4, 17.7, 15.2,13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI): C55H78ClNNaO16[M +Na]+, 计算值 1066.4907, 测量值 1066.4906.

化合物Z3 (4"-(3'-三氟甲基-4'-氯苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率33%,熔点为153~155 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.77 (d,J= 1.5 Hz, 1H), 7.62(d,J= 8.0 Hz, 1H), 7.44 (d,J= 8.7 Hz, 1H), 7.13~6.93 (m,1H), 5.93~5.82 (m, 1H), 5.80~5.70 (m, 2H), 5.50~5.40 (m,2H), 5.39~5.31 (m, 1H), 5.00 (t,J= 7.2 Hz, 1H), 4.78 (d,J=3.8 Hz, 1H), 4.76~4.67 (m, 2H), 4.67~4.58 (m, 1H), 4.31 (d,J= 6.2 Hz, 1H), 4.06 (s, 1H), 4.00~3.94 (m, 2H), 3.94~3.83(m, 2H), 3.83~3.73 (m, 2H), 3.71~3.62 (m, 2H), 3.59 (d,J=10.6 Hz, 1H), 3.45 (s, 3H), 3.39 (s, 3H), 3.35~3.30 (m, 1H),3.27 (t,J= 9.1 Hz, 1H), 2.55 (s, 1H), 2.42~2.30 (m, 3H), 2.25(dd,J= 13.1, 4.9 Hz, 1H), 2.05~1.97 (m, 2H), 1.89 (s, 3H),1.82~1.77 (m, 1H), 1.75~1.48 (m, 10H), 1.44 (t,J= 12.1 Hz,1H), 1.28~1.26 (m, 3H), 1.24 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.19 (d,J=6.9 Hz, 3H), 0.98 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.92 (d,J= 6.8 Hz, 3H),0.89 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.86~0.82 (m, 1H).13C NMR(101 MHz, CDCl3)δ173.5, 152.8, 139.7, 137.8, 137.2, 135.7,131.9, 124.8, 122.6 (q,J= 273.2 Hz), 122.5, 120.3, 118.0,117.6, 99.7, 98.2, 95.0, 81.9, 80.5, 80.4, 79.3, 79.2, 75.6, 70.8,69.9, 68.3, 67.67 67.6, 67.1, 66.5, 60.5, 56.5, 56.4, 53.5, 45.7,41.1, 40.7, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.9, 34.5, 34.1, 27.3, 20.2,19.9, 18.4, 17.4, 15.1, 13.8, 12.4, 11.8.HRMS(MALDI):C56H77ClF3NNaO16[M + Na]+, 测量值 1134.4770, 计算值1134.4781.

化合物Z4 (4"-(4'-氟甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率45%,熔点为156~158 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.41~7.32 (m, 2H), 7.04~6.94 (m,2H), 6.72 (d,J= 7.3 Hz, 1H), 5.91~5.80 (m, 1H), 5.79~5.70(m, 2H), 5.46~5.19 (m, 3H), 5.07~4.92 (m, 1H), 4.77 (d,J=3.9 Hz, 1H), 4.75~4.52 (m, 3H), 4.38~4.26 (m, 1H), 4.05 (s,1H), 4.00~3.93 (m, 2H), 3.92~3.81 (m, 2H), 3.75 (d,J=16.6 Hz, 2H), 3.70~3.61 (m, 2H), 3.57 (d,J= 9.9 Hz, 1H),3.45 (d,J= 5.2 Hz, 3H), 3.39 (s, 3H), 3.33~3.18 (m, 2H),2.60~2.49 (m, 1H), 2.40~2.27 (m, 3H), 2.27~2.20 (m, 1H),2.06~1.95 (m, 2H), 1.88 (s, 3H), 1.78 (d,J= 9.0 Hz, 1H),1.70~1.46 (m, 10H), 1.43~1.36 (m, 1H), 1.26 (d,J= 6.3 Hz,3H), 1.23 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.18 (d,J= 7.0 Hz, 3H), 0.97 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.91 (d,J= 6.7 Hz, 3H), 0.88 (d,J= 6.4 Hz,3H), 0.84 (d,J= 11.7 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.8, 159.2 (d,J= 243.6 Hz), 153.1, 140.0, 138.3, 138.1,135.8, 134.0, 125.0, 120.6, 118.1, 117.8, 115.8 (d,J=22.5 Hz), 99.8, 98.4, 95.1, 82.0, 80.7, 80.6, 79.4, 79.3, 77.4,75.8, 71.0, 70.0, 68.6, 68.5, 67.9, 67.8, 67.4, 66.8, 56.9, 56.7,45.9, 41.4, 40.9, 39.9, 36.7, 35.9, 35.3, 35.1, 34.7, 34.3, 27.5,20.4, 20.1, 18.5, 17.6, 15.3, 13.9, 12.6, 12.0.HRMS(MALDI):C55H78FNNaO16[M + Na]+, 测量值 1050.5210, 计算值1050.5202.

化合物Z5 (4"-(3'-甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率47%,熔点为157~159 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.28 (d,J= 12.6 Hz, 1H), 7.16 (d,J=6.5 Hz, 2H), 6.86 (d,J= 6.4 Hz, 1H), 6.71 (s, 1H), 5.85 (d,J=8.3 Hz, 1H), 5.78~5.66 (m, 2H), 5.41 (s, 2H), 5.36~5.24 (m,1H), 4.97 (t,J= 7.0 Hz, 1H), 4.76 (d,J= 3.2 Hz, 1H),4.72~4.56 (m, 3H), 4.28 (d,J= 5.5 Hz, 1H), 4.04 (s, 1H),3.99~3.91 (m, 2H), 3.90~3.79 (m, 2H), 3.80~3.69 (m, 2H),3.69~3.58 (m, 2H), 3.56 (d,J= 10.4 Hz, 1H), 3.43 (s, 3H),3.38 (s, 3H), 3.30~3.18 (m, 2H), 2.52 (s, 1H), 2.38~2.27 (m,6H), 2.22 (dd,J= 12.8, 4.6 Hz, 1H), 2.02~1.94 (m, 2H), 1.86(s, 3H), 1.77 (d,J= 10.6 Hz, 1H), 1.70~1.36 (m, 11H), 1.25 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 1.21 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.17 (d,J= 6.9 Hz,3H), 0.96 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.92~0.78 (m, 7H).13C NMR(101 MHz, CDCl3)δ173.6, 152.8, 139.7, 139.0, 138.0, 138.0,137.8, 135.7, 128.9, 124.8, 124.3, 120.4, 118.0, 117.6, 99.7,98.3, 94.9, 81.8, 80.4, 79.3, 79.2, 75.7, 70.8, 69.9, 68.4, 68.3,67.7, 67.6, 67.22, 66.7, 60.4, 56.8, 56.5, 45.7, 41.2, 40.8, 39.8,36.5, 35.7, 35.1, 35.0, 34.5, 34.2, 27.3, 21.5, 21.1, 20.3, 20.0,18.4, 17.5, 15.2, 14.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C56H81NNaO16[M + Na]+, 测量值 1046.5439, 计算值1046.5453.

化合物Z6 (4"-(2'-甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率43%,熔点为152~155 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.86 (s, 1H), 7.21 (t,J= 7.7 Hz, 1H),7.16 (d,J= 7.3 Hz, 1H), 7.03 (t,J= 7.3 Hz, 1H), 6.42 (s, 1H),5.91~5.81 (m, 1H), 5.80~5.67 (m, 2H), 5.48~5.39 (m, 2H),5.36~5.26 (m, 1H), 4.98 (t,J= 7.5 Hz, 1H), 4.77 (d,J= 3.2 Hz,1H), 4.73~4.59 (m, 3H), 4.30 (d,J= 6.1 Hz, 1H), 4.01~3.92(m, 2H), 3.91~3.81 (m, 2H), 3.80~3.71 (m, 2H), 3.71~3.59 (m,2H), 3.57 (d,J= 10.0 Hz, 1H), 3.44 (s, 3H), 3.41 (s, 3H),3.31~3.22 (m, 2H), 2.59~2.45 (m, 1H), 2.40~2.18 (m, 8H),2.02~1.93 (m, 2H), 1.88 (s, 3H), 1.81~1.74 (m, 1H), 1.70~1.45(m, 10H), 1.44~1.36 (m, 1H), 1.27 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 1.24 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.17 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.97 (t,J= 7.2 Hz,3H), 0.91 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.88 (d,J= 6.5 Hz, 3H),0.85~0.81 (m, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.5,139.8, 138.0, 137.9, 135.8, 135.7, 130.4, 126.9, 124.8, 120.4,118.0, 117.6, 99.7, 98.4, 95.0, 81.8, 80.7, 80.4, 79.3, 77.3,75.7, 70.8, 69.9, 68.4, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.7, 56.8, 56.6,45.7, 41.2, 40.8, 39.8, 36.5, 35.7, 35.1, 35.1, 34.5, 34.2, 27.3,20.3, 20.0, 18.4, 17.7, 17.5, 15.2, 13.8, 12.5, 11.8.

HRMS(MALDI): C56H81NNaO16[M + Na]+, 测量值 1046.5440, 计算值 1046.5453.

化合物Z7 (4"-(4'-三氟甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率33%,熔点为151~153 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.61~7.55 (m, 4H), 6.88 (s, 1H),5.89 (d,J= 10.6 Hz, 1H), 5.80~5.74 (m, 2H), 5.46 (d,J=4.4 Hz, 2H), 5.37 (dd,J= 10.5, 5.7 Hz, 1H), 5.01 (t,J=7.4 Hz, 1H), 4.80 (d,J= 3.4 Hz, 1H), 4.74~4.62 (m, 3H), 4.33(d,J= 6.3 Hz, 1H), 4.02~3.96 (m, 2H), 3.95~3.84 (m, 2H),3.80 (s, 2H), 3.73~3.63 (m, 2H), 3.60 (d,J= 10.8 Hz, 1H),3.47 (s, 3H), 3.42 (d,J= 4.0 Hz, 3H), 3.32 (d,J= 2.3 Hz, 1H),3.28 (t,J= 9.0 Hz, 1H), 2.62~2.52 (m, 1H), 2.44~2.32 (m,3H), 2.26 (dd,J= 12.8, 4.8 Hz, 1H), 2.05~1.98 (m, 2H), 1.91(s, 3H), 1.80 (d,J= 11.4 Hz, 1H), 1.73~1.42 (m, 11H),1.30~1.28 (m, 3H), 1.26 (d,J= 7.1 Hz, 3H), 1.21 (d,J=6.9 Hz, 3H), 0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.94 (d,J= 6.8 Hz, 3H),0.90 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.87 (d,J= 11.8 Hz, 1H).13C NMR(101 MHz, CDCl3)δ173.5, 152.6, 141.2, 139.7, 137.9, 137.9,135.7, 126.3, 126.2, 124.8, 124.2 (q,J= 260.2 Hz), 120.3,118.1, 118.0, 117.6, 99.7, 98.2, 94.9, 81.8, 80.5, 80.4, 79.2,75.6, 70.8, 69.9, 68.3, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.5, 60.5, 56.6,56.5, 45.7, 41.1, 40.7, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.9, 34.5, 34.2,27.3, 20.2, 20.0, 18.4, 17.5, 15.1, 14.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI): C56H78F3NNaO16[M + Na]+, 测量值1100.5157, 计算值 1100.5170.

化合物Z8 (4"-(1'-萘基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率39%,熔点为158~160 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.97 (d,J= 8.0 Hz, 1H), 7.92~7.87 (m, 2H),7.68 (t,J= 8.3 Hz, 1H), 7.57~7.50 (m, 3H), 7.05 (s, 1H), 5.89(d,J= 10.4 Hz, 1H), 5.83~5.72 (m, 2H), 5.45 (s, 2H),5.41~5.31 (m, 1H), 5.01 (t,J= 6.5 Hz, 1H), 4.80 (d,J=3.3 Hz, 1H), 4.76~4.65 (m, 3H), 4.32 (d,J= 5.7 Hz, 1H),4.03~3.97 (m, 2H), 3.94~3.86 (m, 1H), 3.80 (s, 2H), 3.73~3.62(m, 2H), 3.60 (d,J= 10.5 Hz, 1H), 3.55~3.43 (m, 6H), 3.38 (d,J= 19.3 Hz, 1H), 3.35~3.21 (m, 2H), 2.60~2.50 (m, 1H),2.41~2.31 (m, 3H), 2.26 (dd,J= 12.6, 4.6 Hz, 1H), 2.07~1.98(m, 2H), 1.90 (s, 3H), 1.80~1.75 (m, 1H), 1.74~1.50 (m, 10H),1.48~1.41 (m, 1H), 1.32~1.28 (m, 6H), 1.21 (d,J= 6.8 Hz,3H), 0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.93 (d,J= 6.8 Hz, 3H), 0.90 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.87 (d,J= 8.4 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ173.4, 154.0, 139.8, 137.8, 135.6, 134.1, 132.7,132.1, 132.0, 132.0, 128.6, 128.6, 128.4, 126.1, 126.0, 125.9,125.8, 124.8, 120.3, 118.0, 117.6, 99.7, 98.4, 95.0, 81.9, 80.6,80.4, 79.4, 79.2, 77.5, 77.0, 75.7, 70.8, 69.9, 68.3, 68.2, 67.7,67.6, 67.2, 66.7, 56.8, 56.5, 56.5, 45.7, 41.1, 40.8, 39.7, 36.4,35.7, 35.1, 35.1, 34.5, 34.1, 27.3, 20.3, 19.9, 18.4, 17.5, 15.1,13.9, 13.8, 12.5, 12.5, 11.9.HRMS(MALDI): C59H81NNaO16[M + Na]+, 测量值 1082.5446, 计算值 1082.5453.

化合物Z9 (4"-(2'-甲基-5'-氯苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率41%,熔点为156~158 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ8.00 (s, 1H), 7.07 (d,J= 8.2 Hz,1H), 6.99 (dd,J= 8.2, 1.7 Hz, 1H), 6.43 (s, 1H), 5.87 (d,J=9.5 Hz, 1H), 5.80~5.68 (m, 2H), 5.43 (s, 2H), 5.39~5.28 (m,1H), 4.98 (t,J= 7.3 Hz, 1H), 4.77 (d,J= 3.6 Hz, 1H), 4.69 (s,2H), 4.64 (t,J= 9.4 Hz, 1H), 4.30 (t,J= 5.2 Hz, 1H), 4.02 (s,1H), 3.99~3.93 (m, 2H), 3.92~3.83 (m, 2H), 3.77 (s, 2H),3.71~3.60 (m, 2H), 3.57 (d,J= 10.9 Hz, 1H), 3.44 (s, 3H),3.40 (s, 3H), 3.32~3.22 (m, 2H), 2.53 (t,J= 5.8 Hz, 1H),2.40~2.27 (m, 4H), 2.23 (s, 3H), 2.03~1.94 (m, 2H), 1.88 (s,3H), 1.78 (d,J= 11.2 Hz, 1H), 1.71~1.50 (m, 10H), 1.46~1.39(m, 1H), 1.28 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.24 (d,J= 6.2 Hz, 3H),1.18 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.97 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.92~0.87(m, 6H), 0.84 (d,J= 10.7 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ173.4, 153.0, 139.7, 137.8, 136.9, 135.6, 132.2,132.1, 132.0, 131.2, 128.6, 128.4, 128.2, 124.8, 123.9, 120.3,117.9, 117.6, 99.6, 98.3, 94.9, 81.8, 80.6, 80.4, 79.3, 79.2,77.4, 75.5, 70.8, 69.9, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.5, 56.7, 56.5,45.7, 41.1, 40.8, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.9, 34.5, 34.1, 27.3,20.3, 19.9, 18.4, 17.5, 17.2, 15.1, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI): C56H80ClNNaO16[M + Na]+, 测量值 1080.5058, 计算值 1080.5063.

化合物Z10 (4"-(2'-甲氧基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率38%,熔点为160~162 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ8.19 (d,J= 5.8 Hz, 1H), 7.32 (s,1H), 7.06~6.96 (m, 2H), 6.89 (dd,J= 7.7, 1.7 Hz, 1H),5.94~5.84 (m, 1H), 5.83~5.71 (m, 2H), 5.45 (d,J= 7.0 Hz,2H), 5.36 (ddd,J= 16.4, 11.4, 4.9 Hz, 1H), 5.01 (s, 1H), 4.80(d,J= 3.3 Hz, 1H), 4.76~4.63 (m, 3H), 4.33 (d,J= 6.4 Hz,1H), 4.02~3.97 (m, 2H), 3.95~3.86 (m, 5H), 3.83~3.76 (m,2H), 3.74~3.64 (m, 2H), 3.60 (d,J= 10.3 Hz, 1H), 3.47 (s,3H), 3.43 (s, 3H), 3.34~3.26 (m, 2H), 2.61~2.51 (m, 1H),2.40~2.31 (m, 3H), 2.26 (dd,J= 12.9, 5.4 Hz, 1H), 2.06~1.98(m, 2H), 1.91 (s, 3H), 1.80 (d,J= 14.9 Hz, 1H), 1.73~1.51 (m,10H), 1.44 (d,J= 10.8 Hz, 1H), 1.31 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.26(d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.21 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 1.01 (d,J= 7.3 Hz, 3H), 0.94 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.91 (d,J= 6.4 Hz, 3H),0.87 (d,J= 11.8 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.5, 152.7, 147.5, 139.8, 138.0, 137.9, 135.6, 127.6, 124.8,122.8, 121.2, 120.3, 118.2, 118.0, 117.6, 109.9, 99.7, 98.4,94.9, 81.8, 80.7, 80.4, 79.2, 77.3, 75.7, 70.8, 69.9, 68.4, 68.3,67.7, 67.6, 67.2, 66.7, 57.0, 56.5, 55.6, 45.7, 41.2, 40.8, 39.8,36.5, 35.7, 35.1, 34.5, 34.2, 29.7, 27.3, 20.2, 20.0, 18.4, 17.5,15.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI): C56H81NNaO17[M +Na]+, 测量值 1062.5410, 计算值 1062.5402.

化合物Z11 (4"-(3'-氟苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率43%,熔点153~155 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.38 (d,J= 10.9 Hz, 1H), 7.28~7.21 (m,1H), 7.07 (d,J= 7.3 Hz, 1H), 6.82~6.70 (m, 2H), 5.87 (s, 1H),5.82~5.70 (m, 2H), 5.45 (s, 2H), 5.42~5.30 (m, 1H), 5.01 (t,J= 7.4 Hz, 1H), 4.84~4.60 (m, 4H), 4.32 (d,J= 5.7 Hz, 1H),4.04~3.95 (m, 2H), 3.94~3.83 (m, 2H), 3.79 (s, 2H), 3.72~3.62(m, 2H), 3.59 (d,J= 10.7 Hz, 1H), 3.46 (s, 3H), 3.41 (s, 3H),3.34~3.23 (m, 2H), 2.63~2.46 (m, 1H), 2.41~2.21 (m, 4H),2.09~1.96 (m, 2H), 1.90 (s, 3H), 1.81~1.51 (m, 11H),1.48~1.42 (m, 1H), 1.28 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.25 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.20 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H),0.95~0.87 (m, 7H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ170.8,160.5 (d,J= 244.4 Hz), 160.1, 150.1, 137.2, 135.2, 133.1,127.4 (d,J= 9.2 Hz), 122.2, 117.7, 115.4, 115.0, 111.3, 107.3(d,J= 21.3 Hz), 103.5 (d,J= 25.7 Hz), 97.1, 95.6, 92.3, 79.2,77.9, 77.8, 76.6, 74.7, 74.2, 73.0, 68.2, 67.3, 65.7, 65.1, 64.6,64.0, 54.1, 53.9, 43.1, 38.5, 38.2, 37.1, 33.9, 33.1, 32.5, 32.3,31.9, 31.5, 28.9, 24.7, 17.6, 17.3, 15.8, 14.8, 12.5, 11.2, 9.8,9.2.HRMS(MALDI): C55H78FNNaO16[M + Na]+,测量值1050.5181, 计算值 1050.5202.

化合物Z12 (4"-(4'-甲氧基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率35%,熔点为159~161 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.32 (d,J= 8.7 Hz, 2H), 6.85 (d,J= 9.0 Hz, 2H), 6.58 (s, 1H), 5.87 (dd,J= 8.5, 2.0 Hz, 1H),5.80~5.65 (m, 2H), 5.42 (s, 2H), 5.39~5.28 (m, 1H), 4.99 (t,J= 7.5 Hz, 1H), 4.77 (d,J= 3.9 Hz, 1H), 4.73~4.55 (m, 3H),4.30 (d,J= 3.0 Hz, 1H), 4.03~3.95 (m, 2H), 3.92~3.81 (m,2H), 3.81~3.73 (m, 5H), 3.68~3.58 (m, 2H), 3.56~3.51 (m,1H), 3.43 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 3.39 (d,J= 3.4 Hz, 3H), 3.29 (d,J= 2.2 Hz, 1H), 3.25 (t,J= 9.0 Hz, 1H), 2.59~2.48 (m, 1H),2.38~2.27 (m, 3H), 2.23 (dd,J= 12.8, 4.9 Hz, 1H), 2.06~1.94(m, 2H), 1.92~1.84 (m, 3H), 1.77 (s, 1H), 1.72~1.44 (m, 10H),1.44~1.38 (m, 1H), 1.27~1.21 (m, 6H), 1.18 (d,J= 7.0 Hz,3H), 1.00~0.94 (m, 3H), 0.93~0.87 (m, 6H), 0.84 (d,J= 12.0 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.4, 155.9, 139.8,137.8, 137.8, 135.6, 132.0, 131.1, 130.9, 128.8, 124.8, 120.3,120.0, 117.9, 117.6, 114.2, 99.7, 98.3, 94.9, 81.8, 80.5, 80.4,79.3, 79.2, 77.4, 75.7, 70.8, 69.9, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.7,65.5, 56.8, 56.5, 55.5, 49.4, 45.7, 41.1, 40.8, 39.7, 36.4, 35.7,35.1, 35.0, 34.5, 34.1, 30.6, 30.5, 29.6, 27.3, 20.2, 19.9, 19.2,18.4, 17.6, 17.5, 15.1, 13.8, 13.7, 12.4, 11.9, 11.8.HRMS(MALDI): C56H81NNaO17[M + Na]+,测量值 1062.5386, 计算值 1062.5402.

化合物Z13 (4"-(4'-氰基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率37%,熔点151~153 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.58 (d,J= 8.7 Hz, 2H), 7.53 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.08 (s, 1H), 5.85 (d,J= 8.0 Hz, 1H), 5.78~5.65 (m,2H), 5.47~5.39 (m, 2H), 5.38~5.24 (m, 1H), 5.06~4.92 (m,1H), 4.76 (d,J= 3.4 Hz, 1H), 4.73~4.55 (m, 3H), 4.31 (d,J=16.1 Hz, 1H), 4.04 (s, 1H), 3.99~3.92 (m, 2H), 3.90~3.80 (m,2H), 3.74 (d,J= 17.3 Hz, 2H), 3.70~3.59 (m, 2H), 3.58~3.54(m, 1H), 3.43 (s, 3H), 3.36 (s, 3H), 3.31~3.26 (m, 1H),3.25~3.17 (m, 1H), 2.53 (s, 1H), 2.41~2.27 (m, 3H), 2.23 (dd,J= 12.9, 4.8 Hz, 1H), 2.03~1.93 (m, 2H), 1.88 (s, 3H), 1.77 (d,J= 11.4 Hz, 1H), 1.70~1.43 (m, 10H), 1.42~1.35 (m, 1H), 1.24(d,J= 5.9 Hz, 3H), 1.21 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.19~1.11 (m,3H), 0.96 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.90 (d,J= 6.7 Hz, 3H), 0.87 (d,J= 6.5 Hz, 3H), 0.81 (s, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ175.4, 173.4, 152.6, 142.6, 139.8, 137.7, 135.6, 133.2, 130.9,128.8, 124.8, 120.3, 119.0, 118.4, 118.0, 117.6, 105.8, 99.7,98.2, 94.9, 81.8, 80.5, 80.4, 79.3, 79.2, 77.4, 75.6, 70.8, 69.9,68.3, 67.7, 67.6, 67.1, 66.5, 65.6, 56.6, 56.4, 49.5, 45.7, 41.1,40.7, 39.7, 36.4, 35.6, 35.1, 34.9, 34.5, 34.1, 30.7, 30.5, 29.6,27.2, 20.2, 19.9, 19.1, 18.4, 17.6, 17.4, 15.1, 13.8, 13.7, 12.4,11.8.HRMS(MALDI): C56H78N2NaO16[M + Na]+, 测量值1057.5232, 计算值 1057.5249.

化合物Z14 (4"-(2'-三氟甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率49%,熔点为154~156 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ8.16 (d,J= 8.3 Hz, 1H), 7.57 (dd,J= 17.5, 8.0 Hz, 2H), 7.20 (t,J= 7.7 Hz, 1H), 6.97 (s, 1H),5.88 (dd,J= 7.4, 3.1 Hz, 1H), 5.81~5.71 (m, 2H), 5.48~5.39(m, 2H), 5.33 (ddd,J= 12.6, 9.1, 3.0 Hz, 1H), 5.00 (t,J= 7.1 Hz, 1H), 4.79 (d,J= 3.4 Hz, 1H), 4.74~4.60 (m, 3H), 4.31 (d,J= 6.3 Hz, 1H), 4.01~3.95 (m, 2H), 3.94~3.82 (m, 2H),3.80~3.75 (m, 2H), 3.73~3.57 (m, 3H), 3.45 (s, 3H), 3.42 (s,3H), 3.33~3.21 (m, 2H), 2.61~2.48 (m, 1H), 2.41~2.30 (m,3H), 2.25 (dd,J= 12.6, 5.2 Hz, 1H), 2.05~1.96 (m, 2H), 1.89(s, 3H), 1.80 (dd,J= 11.2, 2.7 Hz, 1H), 1.72~1.47 (m, 10H),1.44 (t,J= 11.8 Hz, 1H), 1.30 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.24 (d,J=6.3 Hz, 3H), 1.20 (d,J= 7.0 Hz, 3H), 0.98 (t,J= 7.2 Hz, 3H),0.92 (d,J= 6.8 Hz, 3H), 0.89 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.85 (d,J=12.1 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.4, 152.9,139.7, 137.9, 135.6, 135.5, 133.0, 131.5, 126.0 (q,J= 5.2 Hz),124.8, 124.1 (q,J= 272.7 Hz), 123.7, 120.3, 118.7, 118.0,117.6, 99.6, 98.4, 94.9, 81.8, 80.8, 80.4, 79.3, 79.2, 78.0, 77.4,75.7, 70.8, 69.9, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.5, 57.1, 56.5, 45.7,41.1, 40.7, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.5, 34.1, 27.3, 20.3, 19.9,18.4, 17.7, 17.3, 15.1, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C56H78F3NNaO16[M + Na]+, 测量值 1100.5172, 计算值1100.5170.

化合物Z15 (4"-(3',4'-二氯苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率40%,熔点为155~157 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.69 (d,J= 2.0 Hz, 1H), 7.38 (d,J= 8.7 Hz, 1H), 7.25 (dd,J= 8.8, 2.3 Hz, 1H), 6.76 (d,J=21.5 Hz, 1H), 5.89 (d,J= 10.3 Hz, 1H), 5.82~5.70 (m, 2H),5.45 (s, 2H), 5.41~5.31 (m, 1H), 5.01 (t,J= 7.1 Hz, 1H), 4.79(d,J= 3.4 Hz, 1H), 4.71 (s, 2H), 4.64 (t,J= 9.5 Hz, 1H), 4.33(d,J= 5.6 Hz, 1H), 4.02~3.95 (m, 2H), 3.94~3.83 (m, 2H),3.83~3.75 (m, 2H), 3.72~3.62 (m, 2H), 3.60 (d,J= 10.7 Hz,1H), 3.47 (s, 3H), 3.41 (s, 3H), 3.35~3.24 (m, 2H), 2.64~2.49(m, 1H), 2.44~2.31 (m, 3H), 2.26 (dd,J= 12.7, 4.8 Hz, 1H),2.06~1.97 (m, 2H), 1.91 (s, 3H), 1.80 (d,J= 11.5 Hz, 1H),1.76~1.50 (m, 10H), 1.46 (t,J= 12.0 Hz, 1H), 1.30~1.27 (m,3H), 1.25 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.20 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.96~0.83 (m, 7H).13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ173.6, 152.6, 139.7, 138.0, 137.9, 137.6, 135.7,132.8, 130.5, 126.5, 124.8, 120.4, 118.0, 117.6, 99.7, 98.2,95.0, 81.9, 80.5, 80.4, 79.2, 77.5, 77.3, 75.6, 70.8, 69.9, 68.4,68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.5, 56.6, 56.5, 45.7, 41.2, 40.7, 39.7,36.5, 35.7, 35.1, 34.9, 34.5, 34.2, 29.7, 27.3, 20.2, 20.0, 18.4,17.5, 15.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI): C55H77Cl2NNaO16[M + Na]+测量值 1100.4510, 计算值 1100.4517.

化合物Z16 (4"-(4'-甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率41%,熔点为152~154 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ7.31 (d,J= 7.7 Hz, 2H), 7.13 (d,J= 8.2 Hz, 2H), 6.59 (s, 1H), 5.89 (d,J= 10.1 Hz, 1H), 5.79~5.73 (m,2H), 5.47~5.21 (m, 3H), 5.01 (t,J= 6.8 Hz, 1H), 4.79 (d,J=3.5 Hz, 1H), 4.76~4.59 (m, 3H), 4.32 (s, 1H), 4.04~3.96 (m,2H), 3.94~3.83 (m, 2H), 3.79 (s, 2H), 3.68~3.63 (m, 1H), 3.60(d,J= 10.2 Hz, 1H), 3.54 (d,J= 10.3 Hz, 1H), 3.46 (s, 3H),3.41 (s, 3H), 3.34~3.21 (m, 2H), 2.61~2.50 (m, 1H), 2.38~2.30(m, 7H), 2.06~1.95 (m, 2H), 1.90 (s, 3H), 1.80 (dd,J= 13.0,4.2 Hz, 1H), 1.71~1.49 (m, 10H), 1.43 (d,J= 11.8 Hz, 1H),1.29 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.25 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 1.20 (d,J=7.0 Hz, 3H), 0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.94~0.89 (m, 6H), 0.86(d,J= 12.1 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.4,153.0, 139.8, 137.8, 136.0, 135.8, 135.6, 135.4, 129.4, 124.8,121.2, 120.3, 118.0, 117.6, 99.7, 98.2, 94.9, 81.8, 80.5, 80.4,79.4, 79.2, 77.5, 75.7, 70.8, 69.9, 68.3, 68.2, 67.7, 67.6, 67.2,66.7, 56.8, 56.5, 45.7, 41.1, 40.8, 39.7, 35.7, 35.1, 35.0, 34.5,34.1, 27.3, 20.7, 20.3, 19.9, 18.4, 17.5, 15.1, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI): C56H81NNaO16[M + Na]+, 测量值1046.5443, 计算值 1046.5453.

化合物Z17 (4"-(2'-氟苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率48%,熔点为151~153 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ8.18 (s, 1H), 7.19~6.98 (m, 3H), 6.92 (s,1H), 5.89 (d,J= 9.8 Hz, 1H), 5.83~5.69 (m, 2H), 5.51~5.29(m, 3H), 5.07~4.95 (m, 1H), 4.79 (d,J= 3.2 Hz, 1H),4.75~4.58 (m, 3H), 4.32 (d,J= 6.1 Hz, 1H), 4.01~3.95 (m,2H), 3.94~3.84 (m, 2H), 3.84~3.76 (m, 2H), 3.73~3.64 (m,2H), 3.59 (d,J= 10.6 Hz, 1H), 3.46 (s, 3H), 3.42 (s, 3H),3.34~3.23 (m, 2H), 2.61~2.52 (m, 1H), 2.41~2.31 (m, 3H),2.25 (dd,J= 12.7, 4.6 Hz, 1H), 2.06~1.97 (m, 2H), 1.90 (s,3H), 1.81 (d,J= 12.6 Hz, 1H), 1.69~1.48 (m, 10H), 1.45 (s,1H), 1.29 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.25 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.20 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.95~0.84 (m, 7H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.6, 152.6, 152.1 (d,J=243.1 Hz), 139.8, 138.0, 135.7, 126.5 (d,J= 9.9 Hz), 124.9,124.7 (d,J= 3.4 Hz), 123.5 (d,J= 6.6 Hz), 120.5, 120.3,118.0, 117.7, 114.8 (d,J= 19.0 Hz), 99.7, 98.4, 95.0, 81.9,80.6, 80.5, 79.3, 79.3, 77.6, 77.4, 75.8, 70.9, 70.0, 68.5, 68.4,67.8, 67.7, 67.3, 66.6, 57.0, 56.6, 45.8, 41.3, 40.8, 39.8, 36.6,35.8, 35.2, 35.1, 34.6, 34.3, 29.8, 27.4, 20.3, 20.1, 18.5, 17.6,15.3, 13.9, 12.6, 11.9.HRMS(MALDI): C55H78FNNaO16[M +Na]+,测量值 1050.5197, 计算值1050.5202.

化合物Z18 (4"-(2'-氯苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率61%,熔点为153~155 ℃。1H NMR(400 MHz, CDCl3)δ8.27 (d,J= 8.4 Hz, 1H), 7.38 (dd,J=8.0, 1.3 Hz, 1H), 7.31 (d,J= 7.2 Hz, 1H), 7.22 (s, 1H), 7.03(td,J= 7.9, 1.5 Hz, 1H), 5.90 (d,J= 10.5 Hz, 1H), 5.84~5.69(m, 2H), 5.49~5.27 (m, 3H), 5.01 (t,J= 8.1 Hz, 1H), 4.80 (s,1H), 4.74~4.59 (m, 3H), 4.33 (d,J= 6.3 Hz, 1H), 4.04 (s, 1H),4.02~3.95 (m, 2H), 3.97~3.86 (m, 1H), 3.80 (s, 2H), 3.75~3.63(m, 1H), 3.60 (d,J= 10.8 Hz, 1H), 3.47 (s, 3H), 3.43 (s, 3H),3.40 (d,J= 11.6 Hz, 1H), 3.35~3.23 (m, 2H), 2.56 (t,J= 7.1 Hz, 1H), 2.41~2.29 (m, 3H), 2.26 (dd,J= 12.7, 5.3 Hz, 1H),2.06~1.96 (m, 2H), 1.91 (s, 3H), 1.84~1.41 (m, 12H), 1.31 (d,J= 5.8 Hz, 3H), 1.26 (d,J= 6.0 Hz, 3H), 1.21 (d,J= 6.9 Hz,3H), 1.00 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.94 (d,J= 6.8 Hz, 3H), 0.91 (d,J= 6.5 Hz, 3H), 0.87 (d,J= 12.1 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.6, 152.5, 139.8, 138.0, 137.9, 135.6,134.7, 129.0, 127.8, 124.8, 123.8, 121.9, 120.4, 120.0, 117.9,117.6, 99.7, 98.3, 94.9, 81.8, 80.6, 80.4, 79.3, 79.2, 77.6, 77.3,75.7, 70.8, 69.9, 68.4, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.5, 57.0, 56.6,45.7, 41.2, 40.9, 39.8, 36.5, 35.7, 35.1, 35.0, 34.5, 34.2, 27.3,20.3, 20.0, 18.5, 17.5, 15.2, 14.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C55H78ClNNaO16[M + Na]+, 测量值 1066.4899,计算值 1066.4907.

化合物Z19 (4"-(4'-三氟甲氧基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率31%,熔点为155~157 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.45 (d,J= 8.8 Hz, 2H), 7.17(d,J= 8.6 Hz, 2H), 6.71 (s, 1H), 5.87 (d,J= 9.6 Hz, 1H),5.80~5.66 (m, 2H), 5.43 (s, 2H), 5.34 (ddd,J= 16.1, 11.3, 4.9 Hz, 1H), 4.98 (t,J= 7.3 Hz, 1H), 4.77 (d,J= 3.3 Hz, 1H),4.73~4.58 (m, 3H), 4.30 (s, 1H), 4.02 (s, 1H), 3.99~3.92 (m,2H), 3.92~3.81 (m, 2H), 3.77 (s, 2H), 3.70~3.60 (m, 2H), 3.57(d,J= 10.5 Hz, 1H), 3.44 (s, 3H), 3.39 (s, 3H), 3.32~3.21 (m,2H), 2.53 (dd,J= 15.2, 7.3 Hz, 1H), 2.40~2.20 (m, 4H),2.06~1.92 (m, 2H), 1.88 (s, 3H), 1.78 (d,J= 13.7 Hz, 1H),1.66~1.47 (m, 10H), 1.42 (d,J= 11.7 Hz, 1H), 1.26 (d,J=6.0 Hz, 3H), 1.23 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.18 (d,J= 6.9 Hz, 3H),0.97 (t,J= 7.1 Hz, 3H), 0.91 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.88 (d,J=6.2 Hz, 3H), 0.83 (s, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.6, 152.8, 144.7, 139.8, 138.0, 137.9, 136.7, 135.6, 132.1,132.0, 128.6, 128.5, 128.2, 124.8, 121.9, 120.5 (q,J= 256.8 Hz), 120.4, 119.6, 118.0, 117.6, 99.7, 98.2, 95.0, 81.8, 80.5,80.4, 79.2, 79.2, 77.3, 75.6, 70.8, 69.9, 68.4, 68.3, 67.7, 67.6,67.2, 66.6, 56.7, 56.5, 45.7, 41.2, 40.7, 39.7, 36.5, 35.7, 35.1,34.9, 34.5, 34.2, 31.9, 29.6, 29.4, 27.3, 22.7, 20.2, 20.0, 18.4,17.6, 17.5, 15.1, 14.1, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C56H78F3NNaO17[M + Na]+,测量值 1116.5098,计算值1116.512.

化合物Z20 (4"-(2',6'-二甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率43%,熔点为154~156 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.10 (s, 3H), 6.07 (s, 1H), 5.88 (s,1H), 5.76 (d,J= 6.5 Hz, 2H), 5.45 (s, 2H), 5.35 (dd,J= 13.9,8.8 Hz, 1H), 5.01 (s, 1H), 4.79 (s, 1H), 4.73 (d,J= 17.5 Hz,2H), 4.63 (t,J= 9.4 Hz, 1H), 4.32 (d,J= 6.5 Hz, 1H),4.05~3.86 (m, 4H), 3.79 (s, 2H), 3.72~3.64 (m, 1H), 3.59 (d,J= 10.6 Hz, 1H), 3.54 (d,J= 10.0 Hz, 1H), 3.51~3.37 (m,6H), 3.34~3.24 (m, 2H), 2.61~2.48 (m, 1H), 2.37~2.23 (m,10H), 2.07~1.98 (m, 2H), 1.90 (s, 3H), 1.80 (d,J= 13.0 Hz,1H), 1.69~1.50 (m, 10H), 1.45 (t,J= 11.9 Hz, 1H), 1.33~1.26(m, 6H), 1.20 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 0.99 (t,J= 7.1 Hz, 3H), 0.93(d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.90 (d,J= 6.4 Hz, 3H), 0.87 (d,J= 7.9 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz, CDCl3)δ173.5, 153.8, 139.8,137.9, 135.8, 135.7, 132.1, 132.0, 131.9, 128.6, 128.5, 128.2,127.2, 124.8, 120.3, 117.9, 117.6, 99.7, 98.4, 94.9, 81.8, 80.5,80.4, 79.3, 77.3, 75.8, 70.8, 69.9, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.7,57.1, 56.5, 45.7, 41.2, 40.8, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 34.5, 34.2,27.3, 20.3, 19.9, 18.4, 18.2, 17.4, 15.2, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C57H83NNaO16[M + Na]+, 测量值1060.5601, 计算值1060.561.

化合物Z21 (4"-(3',5'-二甲基苯基)-氨基甲酰氧基阿维菌素B2a):白色固体,收率49%,熔点为155~157 ℃。1H NMR (400 MHz, CDCl3)δ7.07 (s, 2H), 6.73 (s, 1H), 6.58 (s,1H), 5.89 (d,J= 10.5 Hz, 1H), 5.79~5.72 (m, 2H), 5.45 (s,2H), 5.42~5.31 (m, 1H), 5.01 (t,J= 7.2 Hz, 1H), 4.79 (d,J=3.4 Hz, 1H), 4.71 (t,J= 2.5 Hz, 2H), 4.64 (t,J= 9.4 Hz, 1H),4.33 (s, 1H), 4.07~3.95 (m, 3H), 3.94~3.83 (m, 2H), 3.81~3.78(m, 1H), 3.79 (dd,J= 7.6, 4.5 Hz, 1H), 3.71~3.62 (m, 2H),3.59 (d,J= 10.3 Hz, 1H), 3.46 (s, 3H), 3.41 (s, 3H), 3.32 (dd,J= 4.4, 2.1 Hz, 1H), 3.28 (t,J= 9.0 Hz, 1H), 2.61~2.50 (m,1H), 2.39~2.33 (m, 3H), 2.31 (s, 6H), 2.25 (dd,J= 12.5, 4.6 Hz, 1H), 2.06~1.98 (m, 2H), 1.90 (s, 3H), 1.85~1.77 (m, 1H),1.72~1.52 (m, 10H), 1.45 (t,J= 11.9 Hz, 1H), 1.29 (d,J= 6.2 Hz, 3H), 1.24 (d,J= 6.3 Hz, 3H), 1.20 (d,J= 6.9 Hz, 3H),0.99 (t,J= 7.2 Hz, 3H), 0.93 (d,J= 6.9 Hz, 3H), 0.90 (d,J=6.4 Hz, 3H), 0.86 (d,J= 8.7 Hz, 1H).13C NMR (101 MHz,CDCl3)δ173.5, 152.9, 139.8, 138.7, 137.9, 137.9, 137.8,135.6, 132.1, 132.0, 128.6, 128.5, 128.2, 125.1, 124.8, 120.3,118.0, 117.6, 116.4, 99.7, 98.3, 94.9, 81.8, 80.5, 80.4, 79.2,77.4, 75.7, 70.8, 69.9, 68.3, 67.7, 67.6, 67.2, 66.7, 56.8, 56.5,45.7, 41.2, 40.8, 39.7, 36.4, 35.7, 35.1, 35.0, 34.5, 34.2, 27.3,21.4, 20.2, 20.0, 18.4, 17.5, 15.1, 13.8, 12.5, 11.8.HRMS(MALDI):C57H83NNaO16[M + Na]+, 测量值 1060.5618, 计算值 1060.5610.

2.2 杀虫活性

2.2.1 目标化合物对小菜蛾的杀虫活性 通过表1数据可以看出,在阿维菌素B2a的C4" 位引入氨基甲酸酯片段后,大部分化合物对小菜蛾的杀虫活性有所降低。在施药质量浓度为10 mg/L 时,只有化合物Z17 对小菜蛾的杀虫活性与阿维菌素B2a接近,其他化合物活性都低于阿维菌素B2a。

表1 化合物Z1~Z21 对小菜蛾的杀虫活性Table 1 Insecticidal activity of compounds Z1-Z21 against P.xylostella

2.2.2 目标化合物对黏虫的杀虫活性 测定结果(表2) 表明,在施药质量浓度为25 mg/L 时,除化合物Z9 外,其余目标化合物对黏虫的杀虫活性均超过了阿维菌素B2a(对黏虫的致死率为60%),除化合物Z8、Z9 和Z15 外,其余18 个化合物的致死率为100%。当质量浓度降低到2.5 mg/L 时,化合物Z1 (100%)、Z5 (100%)、Z12 (43%)、Z16(57%) 和Z17 (23%) 依旧对黏虫有一定的杀虫活性。值得注意的是化合物Z5,当施药浓度降低到1 mg/L 时,化合物Z5 (43%) 对黏虫的杀虫活性超过了商品化的阿维菌素B1a(20%)。由此可见,在苯环的间位引入甲基有助于提高衍生物对黏虫的杀虫活性。

表2 化合物Z1~Z21 对黏虫的杀虫活性Table 2 Insecticidal activity of compounds Z1-Z21 against M.separata

2.2.3 目标化合物对草地贪夜蛾的杀虫活性 测定结果 (表3) 表明,在阿维菌素B2a的C4"位引入氨基甲酸酯,提升了目标化合物对草地贪夜蛾的杀虫活性。当施药质量浓度为50 mg/L 时,除化合物Z9 和Z21 外,大部分化合物的杀虫活性高于阿维菌素B2a(40%)。当施药质量浓度降低为5 mg/L 时,化合物Z1 (100%) 和Z5 (100%) 对草地贪夜蛾的活性高于阿维菌素B1a(60%),化合物Z12 (63%) 的活性与阿维菌素B1a相近。并且,当施药质量浓度降低到2.5 mg/L 时,化合物Z1 (37%)和Z5 (63%) 对草地贪夜蛾仍有一定的杀虫活性。由此可见,在苯环的对位引入氯原子或者在间位引入甲基,可以增强化合物对草地贪夜蛾的杀虫活性。

表3 化合物Z1~Z21 对草地贪夜蛾的杀虫活性Table 3 Insecticidal activity of compounds Z1-Z21 against S.frugiperda

2.2.4 目标化合物对玉米螟虫的杀虫活性 通过表4 活性测试数据可以看出,在阿维菌素B2a的C4"位引入氨基甲酸酯片段,化合物对玉米螟虫的杀虫效果也有明显的提升。当施药质量浓度为25 mg/L 时,在21 个阿维菌素B2a衍生物中,有16 个衍生物对玉米螟虫的致死率达到了100%,而此质量浓度下,阿维菌素B2a对玉米螟虫的致死率只有50%。当质量浓度稀释到2.5 mg/L 时,化合物Z5 (20%) 和Z16 (20%) 的活性不及阿维菌素B1a(50%),化合物Z1 (50%) 对玉米螟虫的活性与阿维菌素B1a相当。由此可见,当苯环对位引入氯原子时,化合物的活性有所提高,并且该结论与文献报道一致[23]。

表4 化合物Z1~Z21 对玉米螟虫的杀虫活性Table 4 Insecticidal activity of compounds Z1-Z21 against O.furnacalis

2.2.5 目标化合物对棉铃虫的杀虫活性 通过表5数据可以看出,阿维菌素B2a的C4"位氨基甲酸酯类衍生物对棉铃虫也有着良好的杀虫活性。当质量浓度为25 mg/L 时,除化合物Z8、Z9 和Z15 外,大部分衍生物对棉铃虫的杀虫活性高于阿维菌素B2a(20%)。其中,有14 个化合物对棉铃虫的致死率为1 0 0%。当质量浓度降低到2.5 mg/L,化合物Z1 对棉铃虫仍有23%的致死率,与阿维菌素B1a(27%) 相近。由此可见,在苯环的对位引入氯原子可以增强化合物对棉铃虫的杀虫活性,但是进一步引入吸电子基团 (化合物Z3 和Z15) 反而会降低衍生物的杀虫活性。

表5 化合物Z1~Z21 对棉铃虫的杀虫活性Table 5 Insecticidal activity of compounds Z1-Z21 against H.armigera

由表6 数据可以看出,与阿维菌素B2a相比,化合物Z1、Z5、Z12 对黏虫、玉米螟虫、草地贪夜蛾以及棉铃虫的杀虫活性均有大幅提升。其中化合物Z5 对黏虫的杀虫活性是阿维菌素B2a的20.31 倍,是阿维菌素B1a的1.59 倍,对草地贪夜蛾的杀虫活性是阿维菌素B2a的21.76 倍,是阿维菌素B1a的1.48 倍。化合物Z1 对玉米螟虫的杀虫活性是阿维菌素B2a的9.05 倍。

表6 化合物Z1、Z5、Z12、阿维菌素B1a 以及B2a 对黏虫、玉米螟虫、草地贪夜蛾以及棉铃虫的LC50 值Table 6 LC50 values of compounds Z1, Z5, Z12, avermectin B1a and avermectin B2a against M.separata,O.furnacalis, S.frugiperda and H.armigera

2.3 构效关系分析及分子对接研究

2.3.1 构效关系分析 通过初步的构效关系分析,可以发现在苯环的不同位置引入取代基会对化合物的活性产生较大的影响。在苯环的不同位置引入氯原子时,其对各种害虫的杀虫活性一般为:对氯苯基 (化合物Z1) > 间氯苯基 (化合物Z2) >邻氯苯基 (化合物Z18)。引入氟原子时的杀虫活性顺序与上述情况相似,但是引入氟原子的杀虫活性提升不如氯原子效果显著。在苯环的不同位置引入甲基时,其对各种害虫的杀虫活性一般为:间甲基苯基 (化合物Z5) > 对甲基苯基 (化合物Z16) > 邻甲基苯基 (化合物Z6)。当引入三氟甲基时,其对各种害虫的杀虫活性一般为:邻三氟甲基苯基 (化合物Z7) > 对三氟甲基苯基 (化合物Z14)。当引入甲氧基时,其对各种害虫的杀虫活性一般为:对甲氧基苯基 (化合物Z12) > 间甲氧基苯基 (化合物Z10)。并且可以发现,引入双取代的苯基对衍生物杀虫活性的提升有一定的作用,但是效果较差,不如单取代苯基。

使用Chem 3D 对目标化合物与阿维菌素B1a、B2a的油水分配系数 (logP) 进行了预测,结果见表7。发现阿维菌素B1a和目标化合物的logP值均高于阿维菌素B2a,在引入氨基甲酸酯片段后,衍生物的脂溶性大大提高,由此可以推测,化合物亲脂性的增加有利于提升化合物被动扩散穿透生物膜的能力,从而增强化合物的杀虫活性。

表7 化合物logP 值的理论计算Table 7 Theoretical calculation of logP value of compound

2.3.2 分子对接研究 由图1 (a) 可知,阿维菌素B1a的C5 位羟基与SER 289 形成了一个氢键 (2.6 Å,1 nm = 10 Å),C7 位羟基与THR 247 形成了一个氢键 (1.8 Å)。大环内酯部分与LEU-302、VAL-311、PHE-286、PRO-252 等氨基酸有着较强的疏水相互作用。同时螺环缩酮部分与PHE-286、ILE-251 以及ILE-255 等氨基酸之间也存在着一定的疏水相互作用。值得注意的是C22-C23 位的双键与TYR-317 的残基间存在着较强的疏水相互作用。由图1 (b)可知,阿维菌素B2a的大环内酯部分与受体蛋白的理论结合模式和阿维菌素B1a相似,但是在螺环缩酮部分由于C23 位羟基的存在,疏水作用大大降低,导致与受体蛋白的结合能力变弱,这可能是阿维菌素B2a活性低于阿维菌素B1a的原因之一。由图1 (c) 和1 (d) 可知,化合物Z1 和Z5 的氨基甲酸酯部分的羰基与受体蛋白的ARG-242 残基间形成了氢键相互作用,而苯基部分与受体蛋白的PHE-459 残基间有π-π 堆积相互作用,这些作用力的存在增强了衍生物与受体蛋白间的结合稳定性。

图1 阿维菌素B1a、B2a、Z1、Z5 与玉米螟虫GluCl 的理论结合模式Fig.1 Theoretical binding mode of avermectin B1a, avermectin B2a, Z1 and Z5 with GluCl of O.furnacalis

分子对接的打分可以用于初步判断化合物与受体蛋白结合能力的强弱,但是该方法缺乏计算配体与受体蛋白结合能的能力。为了更好地对配体与受体蛋白的结合能力进行排序,并预测其结合能,我们对所合成的部分高活性化合物与受体蛋白活性部位进行了MM-GBSA 计算,结果见表8。通过表8 可以看出,阿维菌素B1a、阿维菌素B2a、化合物Z1 以及Z5 的对接打分分别为 -10.04、-8.61、-8.60 以及-8.91,预测的结合能分别为-400.66、-334.64、-404.97 以及-407.81 kJ/mol。将这些结果与表6 中化合物的LC50值作对比可以发现,预测结合能与活性数据较为接近,结果更加准确。值得注意的是,范德华力与亲脂能对化合物的结合能有着更多的贡献。其中,阿维菌素B2a的范德华力与亲脂能明显低于阿维菌素B1a、化合物Z1 和Z5。由此说明,亲脂性的提升确实增加了与受体蛋白的结合能力,从而使衍生物的杀虫活性增强。

表8 分子对接评分和自由结合能(MM-GBSA)计算Table 8 Docking score and free binding energy(MM-GBSA)

3 结论

通过在阿维菌素B2a的C4"位引入氨基甲酸酯片段,设计合成了21 个未见文献报道的阿维菌素B2a氨基甲酸酯类衍生物,并对化合物的结构进行了表征,测试了化合物的生物活性。结果表明:阿维菌素B2a氨基甲酸酯类衍生物对玉米螟虫、草地贪夜蛾、黏虫和棉铃虫有着良好的杀虫活性,大多数化合物测试结果优于阿维菌素B2a。特别是化合物Z5 对黏虫和草地贪夜蛾表现出优异的活性,LC50值分别为1.02 和2.44 mg/L,均优于阿维菌素B1a(1.63 和3.62 mg/L)。构效关系的分析表明,化合物亲脂性的提升有助于提升先导化合物的活性。分子对接结果进一步表明,目标化合物与受体蛋白之间具有较强的疏水作用力,可以很好地结合到受体蛋白的活性位点,其结合模式和阿维菌素B1a相似。由于氨基甲酸酯片段的引入,二糖部分与受体蛋白间形成了π-π 相互作用以及新的氢键作用,使得先导化合物的杀虫活性有所提升。最后,自由结合能的计算结果进一步验证了化合物亲脂性的增加有助于杀虫活性的提升,该研究结果为阿维菌素B2a的进一步设计和结构优化提供了重要的参考价值。

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