本文摘要：摘要：組合化學(xué)是近兩年新興的學(xué)科，引起了越來(lái)越多的關(guān)注。它的生產(chǎn)可以提高化合物合成和篩選的速度，因此已在農(nóng)藥合成領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于研究時(shí)間較晚，因此進(jìn)行了許多探索，從一開始，它就取得了突破性的發(fā)展，并在促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮
摘要：組合化學(xué)是近兩年新興的學(xué)科，引起了越來(lái)越多的關(guān)注。它的生產(chǎn)可以提高化合物合成和篩選的速度，因此已在農(nóng)藥合成領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。但是，由于研究時(shí)間較晚，因此進(jìn)行了許多探索，從一開始，它就取得了突破性的發(fā)展，并在促進(jìn)社會(huì)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了重要的作用。本文簡(jiǎn)要介紹了組合化學(xué)在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用和前景。
關(guān)鍵詞：農(nóng)藥合成;組合化學(xué)應(yīng)用
引言
組合化學(xué)別名組合合成屬于僅在過(guò)去兩年才出現(xiàn)的一門新學(xué)科，并且通過(guò)多年的發(fā)展，它已經(jīng)從藥物合成的開始發(fā)展為有機(jī)小分子合成(包括農(nóng)藥合成)，無(wú)機(jī)材料合成和許多其他化學(xué)領(lǐng)域。過(guò)去，農(nóng)藥的合成主要采用傳統(tǒng)的合成方法，即以單一化合物為合成目標(biāo)，即可獲得所需的產(chǎn)物。但是，這種方法的使用會(huì)消耗大量的時(shí)間和工人的體力，并且新產(chǎn)品的開發(fā)周期相當(dāng)長(zhǎng)。然而，組合化學(xué)的產(chǎn)生及其在農(nóng)藥合成領(lǐng)域中的應(yīng)用大大縮短了新型農(nóng)藥的開發(fā)周期，并控制了合成成本。因此，有必要進(jìn)一步了解組合化學(xué)原理及其在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用。
1組合化學(xué)原理
組合化學(xué)打破了傳統(tǒng)觀念的局限，它無(wú)需采用單一化合物即可完成合成工作，而是通過(guò)一系列結(jié)構(gòu)和反應(yīng)性能相似的結(jié)構(gòu)單元(A1-An)和另一個(gè)結(jié)構(gòu)單元(B1-Bn)完成反應(yīng)，并獲得所有合并的混合物。工作流程如下：①選擇結(jié)構(gòu)或反應(yīng)性能基本相同的組成模板;②選擇A1An和其他構(gòu)件;例如，選擇B1Bn以獲得所需的化合物組合并建立化合物庫(kù)。組合合成的最突出優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用少量反應(yīng)即可獲得大量化合物分子，并將化學(xué)合成和組合原理與計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)相結(jié)合。這樣，可以在短時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生大量的分子多樣性基團(tuán)，并且可以實(shí)現(xiàn)化合物文庫(kù)的構(gòu)建，利用可行的措施使庫(kù)的成分具有生物活性，以達(dá)到目標(biāo)產(chǎn)品。
2農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)的修飾
在新農(nóng)藥的合成中，隨著新農(nóng)藥研究開發(fā)越來(lái)越困難，對(duì)原有農(nóng)藥分子結(jié)構(gòu)的改性已成為新農(nóng)藥研發(fā)的有效手段。目前，研發(fā)中最常用的方法仍然是化學(xué)修飾，但是，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，研究人員逐漸加深了對(duì)代謝途徑、酶分子結(jié)構(gòu)和催化反應(yīng)的研究，研究人員已開始將生物催化技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)藥的一些分子結(jié)構(gòu)修飾，其收率較低。例如，對(duì)阿維菌素苯甲酸酯母體結(jié)構(gòu)的修飾是一種殺蟲效率高，效果穩(wěn)定，應(yīng)用前景廣闊的農(nóng)藥，主要原理是修飾阿維菌素的親本結(jié)構(gòu)。目前的甲萘威鹽生產(chǎn)通常使用化學(xué)方法合成，在合成過(guò)程中，阿維菌素的氧化反應(yīng)是阿維菌素合成的關(guān)鍵步驟。在阿維菌素中，5-OH的氧化反應(yīng)比4''-OH更具活性，因此在進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，必須先保護(hù)5-OH，直到-O后4''-OH氧化為4''-脫保護(hù)，整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程非常復(fù)雜，保護(hù)反應(yīng)的要求及其嚴(yán)格性無(wú)疑會(huì)大大增加合成成本。通過(guò)生物催化技術(shù)修飾菌株的分子結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)功能基因的修飾和重組，并且可以將4-OH保護(hù)轉(zhuǎn)化為4''-OH，而無(wú)需進(jìn)行5-OH保護(hù)處理。此外，減少了農(nóng)藥合成中的復(fù)雜反應(yīng)步驟，降低了農(nóng)藥合成的成本，并提高了農(nóng)藥合成的經(jīng)濟(jì)效益。
3組合化學(xué)在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用
化學(xué)合成農(nóng)藥主要由化學(xué)工業(yè)人工合成和生產(chǎn)，其中一些主要使用天然產(chǎn)物中的活性物質(zhì)作為母體材料，并進(jìn)行模擬合成或用作模板來(lái)修飾結(jié)構(gòu)并研究具有出色合成效果的類似化合物，即仿生合成農(nóng)藥。化學(xué)合成農(nóng)藥的分子結(jié)構(gòu)十分復(fù)雜，品種也多種多樣(通常使用約300多種)，市場(chǎng)需求量大，屬于現(xiàn)代農(nóng)藥生產(chǎn)的主體，這些品種中有一些具有很強(qiáng)的功效，并且由于這些產(chǎn)品的應(yīng)用原料是石油化工產(chǎn)品，因此資源很多，產(chǎn)量很大�；瘜W(xué)合成農(nóng)藥的優(yōu)點(diǎn)和意義在于，人類可以利用有機(jī)合成來(lái)開發(fā)生產(chǎn)和生活所需的多種新型化合物，從而改變?nèi)祟惖纳睢?/p>
3.1固相合成
固相合成法利用化學(xué)反應(yīng)物的不溶性原理和固相載體相互結(jié)合而形成具有傳播功能的化學(xué)載體，該方法屬于形成化學(xué)多樣性的準(zhǔn)確，快速和經(jīng)濟(jì)的合成策略，許多經(jīng)典的有機(jī)合成都是基于規(guī)則的。詳細(xì)說(shuō)明如下。(1)選擇相應(yīng)的化學(xué)載體作為開發(fā)平臺(tái)，并結(jié)合載體完成不同反應(yīng)物的合成，當(dāng)反應(yīng)物的合成達(dá)到一定的能量值時(shí)，將使用過(guò)濾和洗滌來(lái)完成載體的全面萃取和分離。(2)化合物的化學(xué)鍵斷裂并分解形成適合各種農(nóng)藥機(jī)理的化合物，固相合成方法用于分析固相基團(tuán)和合成載體的作用，在以下條件下，通過(guò)加氫與丙烯酸之間的化學(xué)反應(yīng)原理獲得相應(yīng)的結(jié)構(gòu)元素，創(chuàng)建農(nóng)藥合成的新應(yīng)用。
3.2液相合成
該合成方法主要在液相中進(jìn)行，不需要使用額外的載體連接，并且比固相偶聯(lián)合成更容易實(shí)現(xiàn)，該方法可以減少與載體結(jié)合和解離的步驟，但是產(chǎn)物純化過(guò)程更加困難。由于有機(jī)小分子通常在液相中容易反應(yīng)，因此通常在廣泛的范圍內(nèi)使用。李斌等人在液相條件下使用異氰酸苯酯和胺的組合化學(xué)中的索引方法設(shè)計(jì)并合成了包含農(nóng)藥的化學(xué)合成庫(kù)，到目前為止，已經(jīng)選擇了含有異氰酸酯和胺基的樹脂來(lái)純化相關(guān)產(chǎn)品，然后使用HNMR和LCMS對(duì)每個(gè)子庫(kù)進(jìn)行了預(yù)分析。我們能夠研究溶劑，堿和反應(yīng)時(shí)間對(duì)蔗糖合成效率的影響。相關(guān)分析表明，極性溶劑對(duì)反應(yīng)效果影響很大，乙內(nèi)酰脲具有抗驚厥，抗心律不齊和抗糖尿病的生物活性。另外，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)除草活性物質(zhì)具有殺菌作用。
3.3活動(dòng)篩選和結(jié)構(gòu)識(shí)別
各種化學(xué)品進(jìn)行有機(jī)純化的目的是獲得具有特定功能的綜合化合物產(chǎn)品，并通過(guò)農(nóng)業(yè)獲得新的農(nóng)藥施用結(jié)果，在農(nóng)藥合成領(lǐng)域，目標(biāo)產(chǎn)品的后續(xù)篩選和功能鑒定是一個(gè)非常重要的環(huán)節(jié)。為了獲得具有各種功能的綜合化合物，該化合物可以殺死昆蟲并防止水分流失，需要根據(jù)化合物中存在的農(nóng)藥分子的數(shù)量來(lái)確定化合物，通過(guò)全面的化學(xué)反應(yīng)以及對(duì)農(nóng)藥分子的統(tǒng)一篩選和功能鑒定來(lái)了解它。目前，計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用可以提供自動(dòng)掃描功能，以篩選和鑒定化合物分子，從而通過(guò)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實(shí)現(xiàn)農(nóng)藥合成領(lǐng)域的簡(jiǎn)單操作，促進(jìn)農(nóng)藥合成領(lǐng)域的良性發(fā)展。
農(nóng)業(yè)論文投稿刊物：《南方農(nóng)機(jī)》(雙月刊)創(chuàng)刊于1970年，由江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械研究所、江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械化技術(shù)推廣站、江西省農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)會(huì)主辦。本刊是國(guó)內(nèi)外公開發(fā)行，頗有南方特色的農(nóng)機(jī)化技術(shù)刊物，以全面推介南方適用農(nóng)業(yè)機(jī)械，大力普及實(shí)用農(nóng)機(jī)科技為宗旨，謁誠(chéng)為廣大農(nóng)村機(jī)手、農(nóng)機(jī)生產(chǎn)和銷售企業(yè)、基層農(nóng)機(jī)工作者、農(nóng)機(jī)科技人員服務(wù)。
4組合化學(xué)在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用未來(lái)發(fā)展反向
組合化學(xué)是一門新興學(xué)科，它結(jié)合并普及了化學(xué)合成，計(jì)算機(jī)技術(shù)和其他學(xué)術(shù)研究。因此，已經(jīng)創(chuàng)造了許多新技術(shù)，新概念和新設(shè)備，提高了科學(xué)研究和開發(fā)的效率，并將其成功應(yīng)用于新材料的開發(fā)，新藥物的合成，高效催化劑的生產(chǎn)等。組合化學(xué)適用于農(nóng)藥開發(fā)的所有方面，包括結(jié)構(gòu)優(yōu)化，鉛化合物篩選，構(gòu)效關(guān)系討論，并具有相當(dāng)?shù)纳虡I(yè)應(yīng)用價(jià)值，然而，組合化學(xué)在農(nóng)藥合成中的應(yīng)用起步較晚，因此在應(yīng)用過(guò)程中不可避免地會(huì)遇到許多障礙，需要不斷研究和解決問(wèn)題。本文認(rèn)為，在未來(lái)的研究中，合成化學(xué)將更適合于將合成技術(shù)應(yīng)用到新殺蟲劑的開發(fā)中，以及更廣泛的分子多樣性化合物庫(kù)的建立，生物學(xué)活性的檢測(cè)效率和水平�？茖W(xué)和標(biāo)準(zhǔn)的微篩分技術(shù)研究有助于改善滿足要求的多種化合物的化學(xué)供應(yīng)，全面純化文庫(kù)化合物的純化和結(jié)構(gòu)表征技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)文庫(kù)化合物成分的科學(xué)檢測(cè)，防止篩分等領(lǐng)域的泄漏，發(fā)揮更大的價(jià)值和作用。
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作者：張興鵬
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