苯并菲啶类生物碱(QBAs)是分布在罂粟科、紫堇科等植物中的一类具有重要生理活性的化合物,因其独特的化学结构、广泛的生理活性、生源分布和数量的稀少成为天然源活性物质研究的热点,代表性化合物为血根碱(SA)和白屈菜红碱(CH)。本课题组前期的研究证实,SA和CH具有抗癌、抗真菌、抗细菌、杀螨等药理活性。但天然的QBAs不但数量稀少,且其结构具有高度的化学反应性,这些特点成为制约该类化合物研究开发的瓶颈性问题。因此,本论文以SA和CH为模板,仿照天然QBAs设计合成了 109个QBAs的简单类似物及衍生物;测定了其中68个化合物对12种植物病原菌的离体抑菌活性,明确了 QBAs类似物表现出抗菌活性的决定性官能团和不同取代基对活性的影响,选择对离体活性抑制率较高的化合物进行了毒力方程测定,将表现最好的化合物针对其敏感菌进行了半离体半在体及活体盆栽实验,寻找到了几个具有深入研究价值的抗真菌化合物。同时筛查了该类化合物对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的抑菌活性,对小麦红蜘蛛的触杀活性,初步明晰了各活性的其构效关系。本研究所取得的主要成果如下:1.建立了以廉价易得的胡椒环为原料,经过Blanc氯甲基化、取代、水解、还原、关环、氧化等10步反应,制备出QBAs类似物及其衍生物的合成路线,并应用该路线合成了 45个QBAs类似物—2-芳基-3,4-二氢异喹啉盐(A类化合物)和64个QBAs类似物的衍生物(B类、C类和M类化合物)。衍生物中包括16个1-氰基-2-芳基-1,2,3,4-四氢异喹啉(B类化合物)、5个1-烷氧基-2-芳基-1,2,3,4-四氢异喹啉(C类化合物)和43个2-芳基-1,2,3,4-四氢异喹啉(M类化合物)。合成的全部109个QBAs类似物及其衍生物经1HNMR、13CNMR、HRMS、MS等分析手段进行结构确定,其中102个为未见文献报道的化合物。2.采用菌丝线性生长速率法测定了 68个化合物在浓度50 μg/mL时抗12种植物病原菌的活性。结果表明,A、B、C三类化合物具有较广的抗菌谱,对所有供试菌均有不同程度的抑制作用,部分化合物的抗菌活性显著强于商品化原药噻菌灵(TBZ)。将高活性化合物针对其相应的敏感菌株进行进一步的毒力方程测定,发现了多个具有深入研究价值的抗菌化合物,其抑菌活性均显著强于模板化合物SA和CH。其中,A33、A10、A35等17个化合物对马铃薯干腐病表现出良好的抑制活性,EC50值在2.01μg/mL～10.3(μg/mL之间;A2、A3、A6等8个化合物对玉米弯孢病的EC50值在3.43μg/mL～7.23μg/mL之间;A38对小麦赤霉病的EC50值为6.73μg/mL;A31对苹果腐烂病的 EC50 值为 7.35 μg/mL。初步的构效关系确定出QBAs类似物抗植物病原菌的活性关键部位为C=N+,亚甲二氧基和卤素取代基分别为A环和C环上的有效增效基团,当卤素位于C环的2’-、3’-位置时,增效作用强于4’-位。3.采用组织筛选法证实,A38对苹果腐烂病和苹果炭疽病有显著的防治效果,其EC50值分别为 3.16μg/mL 和 1.16μg/mL。4.选择对相应病原菌活性较好的化合物进行了抗玉米弯孢病原菌的盆栽防效试验,发现A类化合物对该菌具有显著的防治作用,活性最好的化合物A3、A8和A11,其防效分别为 84.4%、79.75%和 79.7%。5.采用平皿法测定了具有良好抗真菌活性的A类化合物中对糜子和油菜两种农作物的在发芽初期的影响,结果表明:绝大多数A类化合物在使用浓度低于100 μg/mL时对供试两种作物的生理指标无显著性影响。6.采用肉汤稀释法测定了 A类化合物对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑制活性,结果表明A类化合物对这两种细菌具有一定的抑制作用。其中抗大肠杆菌活性最好的化合物为A6,其MIC值为1.25mg/L,抗金黄色葡萄球菌活性最好的化合物是A9和A10,其MIC值均为20 mg/L。初步的构效关系分析表明C=NK也同样为苯并菲啶类化合物抗细菌活性的关键基团;C环上存在的致钝基对抑制大肠杆菌具有活性增效作用。7.采用浸虫法测定了 A类化合物对小麦红蜘蛛的灭杀活性,并初步分析了杀虫作用的构效关系,结果表明A类化合物具有一定的灭杀小麦红蜘蛛活性,其中效果最好的化合物为A6,在浓度为1mg/mL时,杀灭小麦红蜘蛛的校正死亡率为47.2%。本研究首次通过仿生合成策略,对QBAs类似物进行了设计、合成及抗菌、杀螨等生物活性进行了系统性研究,发现了多个具有较好的抗真菌活性、有望作为新型农用杀菌剂进行深入研究的新化合物,本研究结果为进一步创制新型农用抗菌药物提供了重要的物质保障和研究基础。