【 Teknologiskt genombrott; Produktinnovation 】 Nankai University utvecklar nya difluorvinylsilanföreningar med utmärkt antimykotisk aktivitet

Professor Wang Qingmins forskargrupp vid Nankai University har utvecklat en ny difluorvinylsilanförening, som uppvisar utmärkt antifungal aktivitet mot växtpatogener som Botrytis cinerea, Colletotrichum macrophylla och Fusarium graminearum. Genom att använda aminradikalklyvning för att ersätta silanolboronsyraestrar, vilket bryter igenom deras höga oxidationspotentialbegränsningar, är syntesmetoden miljövänlig och skalbar. Forskning har visat att vissa föreningar har en hämningsgrad på över 60 % mot Botrytis cinerea vid en koncentration av 50 μ g/mL, med EC50-värden bättre än eller likvärdiga med kommersiella fungicider, vilket ger en ny riktning för utvecklingen av fungicider.

Enligt den kinesiska webbplatsen för World Agrochemical Network utgör växtpatogena svampar ett betydande hot mot den globala livsmedelssäkerheten, ekosystemen och mänskliga försörjningsmöjligheter. Grön kemikaliekontroll är den mest vanliga och effektiva metoden för att förebygga och bekämpa svamp. Bristen på nya blyföreningar för fungicider är det största flaskhalsproblemet i nuvarande utveckling, därför är det särskilt viktigt att upptäcka effektiva nya blyföreningar och mål.

Core parameters: Antibacterial rate>60 % vid 50 μ g/ml, EC50-värde bättre än kommersiella fungicider
Fluoratomer har en liten radie, hög elektronegativitet och stark bindningsförmåga med kolatomer. Att introducera fluorelement i bioaktiva molekyler kan avsevärt förbättra deras surhet, lipofilicitet och stabilitet, och därigenom förbättra deras bindningsförmåga till målreceptorer eller enzymer, förbättra molekylär transporteffektivitet och förhindra metabolisk inaktivering, och därigenom förbättra biologisk aktivitet.

Kiselderivat är avgörande som viktiga råmaterial inom relaterade områden, men den höga oxidationspotentialen hos silanolestrar av kiselborsyra begränsar deras användning vid fotokatalytisk silanisering. Traditionella metoder förlitar sig på nukleofila reagenser för att sänka potentialen, medan aminradikaler, som en innovativ strategi, visar potentialen att aktivera Si-B-bindningar, vilket ger en ny väg för grön syntes. Emellertid existerar för närvarande kiselinnehållande och difluorenbaserade fragment oberoende i de flesta föreningar, och att introducera båda i samma molekyl kommer att ge ett nytt forskningsperspektiv för medicinsk kemi.

Som svar på flaskhalsproblemet med bristen på nya blyföreningar för fungicider använde professor Wang Qingmins forskargrupp vid Nankai University kisel-baserad boronsyrapinalester som råmaterial och bröt igenom sin höga oxidationspotentialbegränsning genom strategi för överföring av fria radikaler för att syntetisera en serie difluorvinylsilanföreningar. Ytterligare biologiska experiment har bekräftat att multipla målföreningar uppvisar utmärkt antifungal aktivitet mot växtpatogener såsom Botrytis cinerea, Colletotrichum macrophylla och Fusarium graminearum.

De relevanta forskningsresultaten publicerades i Chinese Chemical Letters (DOI: 10.1016/j.clet. 2025.111940). Denna metod har ett enkelt, grönt och milt syntetiskt tillvägagångssätt, stark substratuniversalitet, kompatibilitet med flera funktionella grupper och naturliga produktstrukturer och kan skalas upp på gramnivå.

Vissa föreningar visade god antibakteriell aktivitet mot Botrytis cinerea (tabell 1), och DFT- och MEP-analys avslöjade korrelationen mellan struktur och aktivitet (Figur 2).

DFT- och MEP-analys visade att högaktiva föreningar har unika elektroniska egenskaper. Svepelektronmikroskopi bekräftade dess effektiva hämning av hyphal tillväxt.

The author developed a method for efficiently generating silicon-based free radicals and introducing difluoroene based fragments through the homolytic substitution reaction of silanol boronic acid esters using amine free radicals. This method can synthesize silicon containing difluoroalkenes on a large scale under mild conditions and exhibits excellent antifungal activity: the inhibition rate against pathogenic bacteria such as gray mold is>60 % vid 50 μ g/ml, och EC50-värdet är bättre än eller likvärdigt med kommersiella fungicider. Teoretiska beräkningar (DFT/MEP) avslöjar de unika elektroniska egenskaperna hos högaktiva föreningar, och svepelektronmikroskopi bekräftar deras effektiva hämning av hyphal tillväxt. Detta arbete tillhandahåller innovativa ledande föreningar för utveckling av strukturellt optimerade och nya fungicider.