七氟菊酯对映体分离及生物活性研究开题报告

 2023-02-19 08:02

1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)

1 本课题的意义

自然环境中绝大多数生物分子都具有手性,这导致手性农药在自然界中转化、迁移和降解存在巨大差异,通过食物链和营养级的层层富集作用,在高等动物和人体内,手性农药对映体的比例将发生显著的变化。手性农药对映体的立体选择性环境行为研究主要集中在水体、土壤、动物体、植物体降解等几个方面,其中天然水体和土壤中微生物的选择性降解是环境样品中手性农药的主要降解途径。

目前,关于七氟菊酯手性拆分方面的研究还鲜有报道,而在相关农产品及土壤方面的降解,乃至七氟菊酯在对映体水平上对靶标生物的活性未见报道。七氟菊酯分子中拥有两个手性碳原子,因此有两对对映异构体,但因特殊的化学合成手段,实际工业生产中只有一对对映异构体。外消旋体中的低效或者无效体不仅会增加农药使用量,造成资源浪费,污染环境,还可能具有较大的毒性,威胁人类健康和环境安全。同时,基于外消旋体水平对手性农药环境行为、生物活性和毒性的研究以及风险评估往往不能真实反应不同对映体对生态环境和人类健康造成的威胁。因此,只有通过对对映体的研究才能准确认知手性农药的特性以及潜在威胁,为研制开发和使用单一高效对映体农药提供依据。这对于保护环境,支持人类社会可持续发展具有重要意义[1]。 因此,本课题以此为切入点展开研究,建立能够有效拆分七氟菊酯对映体的仪器条件,确定不同对映体的绝对构型,为深入研究七氟菊酯两个对映体对靶标生物的活性奠定基础,为七氟菊酯的安全评价提供科学的、全面的依据。

2 国内外研究概况

手性(Chirality)是自然界的基本属性,手性分子与其镜像不能相互重合(如图 1-1)。1848年巴斯德发现酒石酸钠铵晶体的水溶液可以使偏振光平面振动旋转,因此手性分子也被称为光学活性分子。所有的手性分子都具有光学活性,同时所有具有光学活性的化合物的分子都是手性分子。当分子立体结构中不存在对称因素(包括对称中心、对称轴或对称面)时,该分子就具有手性特征。手性分子一般具有若干个手性中心(如手性碳原子、手性硫原子、手性磷原子等),手性分子在空间上呈镜像对称的异构体被称作对映异构体(stereoisomer),能使平面偏振光振动平面向右偏转的称作右旋体,用“ ”表示;使其向左偏转的称作左旋体,用“-”表示。等量的左旋体和右旋体混合物称为外消旋体(racemat),对于手性分子绝对构型,一般以R和S来表征[2]

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2. 研究的基本内容和问题

1 研究目标

在Lux-cellulose手性色谱柱上实现七氟菊酯对映体的基线分离,同时建立起质谱分析方法,考查流动相、温度、流速对拆分的影响;研究杀虫活性在对映体水平上的选择性差异。

2 研究内容

2.1对映体拆分

使用HPLC-UV拆分七氟菊酯,考查手性柱类型、流动相、温度、流速对拆分的影响。

2.2测定比旋光度和表征绝对构型

使用自动旋光仪测定七氟菊酯对映体的比旋光度,通过实验和计算振动圆二色谱(VCD)相结合,进一步确定手性单体的绝对构型。

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3. 研究的方法与方案

1 研究方法

1.1对映体拆分

1.1.1对映体拆分

使用Lux-cellulose手性柱,乙腈、甲醇和水为流动相探究七氟菊酯基线分离的仪器条件,同时考察温度、流动相比例和流速对拆分的影响。

1.1.2测定比旋光度和表征绝对构型

由公司制备光学单体,使用自动旋光仪测定比旋光度,通过试验VCD与计算VCD相结合的方法确定其绝对构型。

1.2测定活性

1.2.1活性测定

选取家蝇、粘虫、甜菜夜蛾、斜纹夜蛾作为实验对象,使用触杀、胃毒等方法,探究外消旋体和单体的杀虫活性的差异。

2 技术路线

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4. 研究创新点

特色或创新之处

本文通过实测和计算振动圆二色光谱,确定七氟菊酯绝对构型,为开展后续活性、毒性以及相关机理研究奠定基础。首次开展七氟菊酯对映体和外消旋体杀虫活性研究,确定高效体。目前此方面报道尚属空白,本研究对于指导手性农药合理使用,降低生态环境风险具有重要意义。

5. 研究计划与进展

研究计划及预期进展

2018.9.1-9.15:查阅中外文文献,掌握研究动态,购买原药以及其他相关试剂2018.9.15-10.15:建立拆分方法,优化质谱方法2018.10.15-11.15:考查温度,流动相,流速对拆分的影响2018.11.15-11.20:测定比旋光度2018.11.20-2018.12.31:VCD试验确定绝对构型2019.1.1-3.10:测定杀虫活性2019.3.10-2019.4:撰写毕业论文

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