酰胺类蚊虫驱避化合物与引诱物氨分子缔合作用的计算

【目的】为了探究驱避机理,此前选择萜类驱避化合物及与DEET(避蚊胺)具有类似结构的酰胺类驱避化合物,开展了驱避化合物与引诱气味组分(L-乳酸、羧酸等)缔合作用对驱避活性影响的研究。为了扩大驱避化合物的类型,本研究选择另外一组43个酰胺类驱避化合物,计算了它们与蚊虫引诱物氨之间的双分子缔合作用,以及该缔合作用对驱避活性的影响,从而为驱避机理研究提供帮助。【方法】用Gaussian 03软件优化驱避化合物单体和双分子缔合体的三维结构式;通过Ampac和Codessa软件建立结构与驱避活性之间的定量构效关系模型。【结果】驱避化合物与氨分子的缔合距离、角度和缔合能量分别是2.2~3.0,128~180°和14~25 k J/mol;最佳四参数模型中R2为0.8987,其中2个参数来自驱避化合物单体,分别是(1/6)X GAMMA polarizability(DIP)和ESPminimum net atomic charge for an H atom,另外2个参数来自双分子缔合体,分别是ESP-DPSA-2 difference in CPSAs(PPSA2-PNSA2)[Quantum-Chemical PC]和Minimum valency of a C atom。模型检验中训练集和测试集的相关系数平方的平均值分别为0.9013和0.8666。【结论】驱避化合物与氨分子之间存在弱氢键力缔合作用,驱避化合物分子的极化度及其与氨分子之间的极性相互作用、缔合体中分子间键相互作用及其电荷分布均对驱避活性产生显著影响,说明双分子缔合对驱避活性具有显著影响。模型检验表明最佳四参数模型具有良好的稳定性和预测能力。本研究可为寻找新型蚊虫驱避剂和揭示蚊虫驱避剂的作用机理提供参考。     

定量计算萜类蚊虫驱避化合物与羧酸缔合作用对其驱避活性的影响

【目的】驱避剂是防止蚊虫叮咬的良好个人防护用品,但其作用机理一直未被解释清楚。本研究利用化学计算手段对4种重要的人体引诱物（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）与22个萜类驱避化合物的缔合作用以及该作用对驱避活性的影响进行了研究,以期为蚊虫驱避机理研究提供新思路。【方法】利用GAUSS View软件构建引诱化合物分子、驱避化合物分子以及二者可能形成的缔合体结构,再利用GAUSSIAN软件优化所有结构,并计算它们的能量和各类参数;借助AMPAC和CODESSA软件计算出所有结构的描述符;以萜类驱避化合物对白纹伊蚊Aedes albopictus校正驱避率的对数值（logCRR）为活性数据,利用CODESSA软件建立描述符与驱避活性的定量构效关系模型。【结果】4种羧酸与萜类驱避化合物相互缔合的缔合能量大多在18~20 kJ/mol之间,缔合距离和角度分别在2.0~2.5 Å 和110°~180°内波动,符合氢键相互作用的特征。4个最优定量构效关系模型的R²值均大于0.9,模型中的参数都包含缔合体的描述符,表明引诱物 驱避物缔合作用与校正驱避率的对数值显著相关。【结论】4种羧酸与萜类驱避化合物之间存在中等强度的氢键缔合作用,该缔合作用对驱避活性具有重要影响。研究初步揭示了引诱物 驱避物缔合作用的存在,也为从新的角度研究蚊虫驱避机理提供了前期研究基础。     

定量计算萜类驱避化合物与二氧化碳缔合对其蚊虫驱避活性的影响

为验证萜类驱避化合物与嗅觉引诱物二氧化碳存在缔合作用, 并研究缔合作用对蚊虫驱避活性的影响。本研究借助计算化学的方法获得缔合体和缔合能量, 利用Gaussian View和Gaussian 03W软件分别构建和优化二氧化碳、 22个萜类蚊虫驱避化合物以及它们与二氧化碳缔合后的三维分子结构, 经Ampac 8.16转化后, 获得它们的缔合能量。借助定量构效关系计算方法研究缔合作用对驱避活性的影响, 利用Codessa 2.7.10计算获得驱避剂和缔合体的各类结构描述符, 从包括缔合体结构描述符及特征描述符在内的各类结构参数中筛选显著性参数, 以萜类驱避化合物对白纹伊蚊Aedes albopictus的校正驱避率的对数值为活性数据, 建立结构描述符与驱避活性的定量构效关系（quantitative structure-activity relationship, QSAR）模型。结果获得了22个萜类驱避化合物与二氧化碳缔合的缔合能量, 计算显示它们之间存在缔合作用并且可以形成缔合体; 获得1个R²为0.9643的4参数QSAR模型, 这4个参数所对应的结构描述符分别是COM-WNSA 3 Weighted PNSA (PNSA3*TMSA/1 000) ［Zefirov’s PC］, f-TerCO₂-Min e-n attraction for a C-O bond, M-Max 1-electron reaction index for an O atom, M-Min (>0.1) bond order of an H atom, 前2个参数分别为缔合体的整体结构描述符和碎片特征描述符。计算化学结果表明, 萜类驱避化合物与二氧化碳存在缔合作用, 该缔合作用对驱避活性的影响显著。     

萜类驱避化合物与引诱物三分子缔合的计算研究

【目的】目前驱避剂的作用机理研究还不理想,本研究从单个萜类驱避化合物分子与不同种类引诱气味分子同时相互缔合的角度入手,通过理论计算探究该缔合与蚊虫驱避作用的关系,从而为驱避作用机理研究提供新认识。【方法】利用Gaussian View 4.1和Gaussian 03W软件构建和优化萜类驱避化合物单体、单体与引诱物L-乳酸及氨分子同时缔合后三分子缔合体的结构,获得其最低能量结构和缔合能;通过程序Ampac 8.16将前述结构导入到程序Codessa 2.7.10,计算各类结构描述符;再利用Codessa 2.7.10的启发式方法得到一系列缔合体结构描述符与驱避活性之间的定量关系模型,并通过转折点确定、模型验证后确定最佳定量关系计算模型。【结果】三分子缔合的缔合能基本上在20~50 kJ/mol的范围,所得最佳三参数定量计算模型的R²值为0.9098,包含的3个结构描述符分别是三分子缔合体的maximum nucleophilic reactivity index for a C atom,topographic electronic index (all bonds) ［Zefirov’s PC］和exchange energy + e-e repulsion for a H-O bond。【结论】萜类驱避化合物分子可同时与2个不同种类的引诱物分子发生缔合作用,该缔合作用符合氢键的能量基本特征;缔合体的碳原子最大原子核反应指数、所有键的拓扑电子指数、氢氧键电子间交换互斥能对驱避活性影响显著。这些结果初步说明萜类驱避化合物与引诱物三分子缔合作用确实存在,且该缔合作用对驱避活性具有显著影响,这为驱避机理的研究提供了新的理论依据。     

香茅醛缩醛类化合物的合成及其对小黄家蚁的驱避活性

【目的】香茅醛类化合物具有较好的蚂蚁驱避活性,本研究旨在筛选具有良好驱避活性的新的萜类蚂蚁驱避剂。【方法】以香茅醛为原料合成了香茅醛二甲缩醛、香茅醛二乙缩醛、香茅醛二正丙缩醛、香茅醛二异丁缩醛、香茅醛乙二缩醛、香茅醛1,2-丙二缩醛和香茅醛1,3-丙二缩醛等化合物。所得产品经纯化后,用IR, MS, ¹H NMR及¹³C NMR进行结构表征,并在不同浓度下对小黄家蚁Monomorium pharaonis进行驱避活性测试。【结果】各化合物对小黄家蚁具有一定的驱避活性：在10 mg/mL的浓度下,除香茅醛二甲缩醛以外,其他化合物的驱避率均达到70%以上,其中香茅醛二乙缩醛、香茅醛乙二缩醛和香茅醛1,3-丙二缩醛对小黄家蚁的驱避率分别为87.47%,100%和97.53%。浓度为2.5 mg/mL时,其中5个化合物的驱避效果明显下降,但香茅醛乙二缩醛和香茅醛1,3-丙二缩醛仍然表现出很好的驱避活性,驱避率分别为85.33%和97.10%。方差分析也表明,香茅醛1,3-丙二缩醛在同一浓度下驱避效果最佳,其次是香茅醛乙二缩醛。【结论】结果说明,香茅醛二乙缩醛、香茅醛乙二缩醛和香茅醛1,3 丙二缩醛可以用作小黄家蚁驱避剂,而香茅醛乙二缩醛和香茅醛1,3-丙二缩醛可以达到更好的驱避效果,使用浓度为2.5 mg/mL即可。本研究为良好萜类蚂蚁驱避剂的筛选提供了参考依据。     

蚊虫驱避化合物与人体分泌的引诱物L-乳酸分子间弱相互作用的计算

【目的】驱避剂是蚊虫防治的重要手段之一。前期研究发现,在驱避剂的使用过程中,驱避化合物分子与人体分泌的引诱物分子存在相互作用。为深入了解这种相互作用的本质,本研究从量子化学的角度分析了3种驱避化合物分子与引诱物分子L-乳酸相互作用过程中几何结构、结合能、电荷布居和热力学参数等量化参数的变化,以期从计算机模拟角度揭示驱避化合物分子与引诱物分子相互作用的形式、强度和规律。【方法】本研究选择了3种在驱蚊方面具有代表性的驱避化合物,即8-羟基别二氢葛缕醇甲酸酯(R1)、羟基香茅醛-1,2-丙二醇缩醛(R2)和N,N-二乙基间甲基苯甲酰胺(避蚊胺)(DEET),使用Gaussian 09量子化学计算程序包对驱避化合物分子单体R1,R2,DEET和人体引诱物分子单体L-乳酸以及驱避化合物分子与L-乳酸的缔合体进行结构构建;在M06-2X-D3/6-311G(d,p)水平上优化所有单体、缔合体的几何结构,并做振动频率计算;在M06-2X-D3/6-311+G(d,p)水平上对单体、缔合体进行单点能计算。【结果】驱避化合物分子R1,R2和DEET与L-乳酸的缔合距离在2.64~2.74之间,缔合角度在170~175°之间,缔合后,L-乳酸羧基上氧氢键分别伸长0.019,0.029和0.022;R1,R2和DEET与L-乳酸缔合过程的结合能ΔE依次为-50.278,-72.385和-66.977 k J/mol,焓变ΔH分别为-43.715,-65.559和-60.465 k J/mol,熵变ΔS分别为-0.138,-0.159和-0.157 k J/mol·K,自由能变ΔG分别为-2.652,-18.090和-13.784 k J/mol;R1,R2和DEET与L-乳酸缔合过程中,L-乳酸的总净电荷由0 e分别变为-0.0248,-0.0250和-0.0168 e。【结论】计算结果表明,驱避化合物分子R1,R2和DEET与L-乳酸均通过中强氢键缔合,并且R2与L-乳酸的氢键作用最强,形成的缔合体也最为稳定。     

薇甘菊精油化学成分及其对小菜蛾的驱避及产卵抑制作用(英文)

用四臂嗅觉仪测定了小菜蛾对薇甘菊挥发油、芋烯、α-松油烯、里哪醇、β-石竹烯、马鞭草烯酮6种挥发物嗅觉反应,在网室,比较了挥发油及5种挥发物对小菜蛾雌虫产卵的驱避效果。结果表明:薇甘菊挥发油不仅对小菜蛾成虫有明显的驱避作用,而且能显著地减少其成虫在寄主植物上的产卵量。薇甘菊挥发油所含的5种挥发性化合物中芋烯、α-松油烯和里哪醇表现出较强的驱避效果(流量为100-180mL/min)和产卵抑制作用(剂量为10-20μL/株),而小菜蛾对马鞭草烯酮和β-石竹烯的嗅觉反应以及小菜蛾在这两种化合物处理的寄主植物上的产卵量与对照相比无显著差异。     

四种植物精油对德国小蠊的驱避效果

室内测定4种蚊虫驱避效果较好的植物精油(香叶醇、芳樟醇、柠檬醛和茴香醛)对德国小蠊雄性成虫的驱避性,并与传统上常用的驱避剂DEET作对比研究,以期从中筛选出对德国小蠊驱避效果较好的驱避剂。每种植物精油设置4个剂量,即1,10,100和1000μg/cm2。结果表明,每种植物精油的驱避性均随剂量的增加而升高,4种精油的驱避性均高于DEET,驱避性最好的是芳樟醇;当剂量为100和1000μg/cm2时,每种植物精油的驱避性与对照组相比均有显著差异(P<0·05);除芳樟醇外,其余植物精油在剂量为1000μg/cm2时的驱避性与100μg/cm2的驱避性相比差异显著(P<0·05)。提示芳樟醇可能是一种很有发展前景的德国小蠊驱避剂。     

芳香羧酸衍生物驱避剂的非线性定量构效关系

【目的】驱避剂可使害虫不敢接近受用者从而保护受用者免遭其害。建立高精度、可解释性强的非线性定量构效关系(quantitative structure activity relationship, QSAR)模型对设计合成新的高效昆虫驱避剂有重要意义。【方法】基于37个芳香羧酸类化合物对家蝇Musca domestica的驱避活性,以量子化学计算软件PCLIENT获取每一化合物初始描述符,以二元矩阵重排过滤器、多轮末尾淘汰实施特征非线性筛选,以支持向量回归(support vector regression, SVR)建立非线性QSAR模型,以SVR非线性解释体系分析各保留描述符对驱避活性的影响。【结果】1 542个初始描述符的SVR模型F=1.2,特征筛选后6个保留描述符的SVR模型F=184.6,特征筛选对QSAR模型精度有重要影响。6个保留分子描述符的重要性依次为p4BCD>GATS7v>T(O..O)> JGI8>SssO>nArCONR2。【结论】保留描述符与芳香羧酸类化合物对家蝇驱避活性的非线性关系明显,获得了高精度、普适性强的非线性SVR-QSAR模型。     

十二种药用植物乙醇提取物对谷蠹和赤拟谷盗成虫的驱避效应

采用滤纸药膜选择法研究了蛇床子、茵陈、萹蓄等12种药用植物乙醇提取物对谷蠹Rhizopertha dominica(Fab.)和赤拟谷盗Tribolium castaneum Herbst成虫的驱避效应。12种药用植物以蛇床子(Cnidium monnieri)提取物对谷蠹成虫的驱避效果最佳,786μg/cm2处理24h对谷蠹的驱避率达93%;茵陈(Artemisia capillaries)提取物对赤拟谷盗成虫的驱避效果最佳,用393μg/cm2处理72h的驱避率为95%,茵陈提取物以262μg/cm2放置7d后对赤拟谷盗成虫的驱避率可达Ⅴ级水平。茵陈提取物对赤拟谷盗的驱避持效期长、效果好,具有一定的开发前景。     

多炔类化合物对亚洲玉米螟产卵驱避作用及玉米螟的触角电位反应

以茵陈二炔为结构母体,人工合成了11个多炔类化合物。采用蜡纸接卵法,测定了11 个化合物对亚洲玉米螟Ostrinia furnacalis的产卵驱避活性。结果表明: 当处理浓度为20 μg/cm²时,受试的化合物对亚洲玉米螟的产卵行为具有一定程度的驱避作用,其中化合物9（1-苯基-4-甲基-丁二炔）对亚洲玉米螟产卵驱避作用明显, 调查处理后的3天、4天、 5天和6天,其产卵驱避率分别为85.71%、80.00%、61.27%和62.51%。触角电位测定表明,受试的11个化合物对亚洲玉米螟成虫触角感受器具有刺激作用,其中化合物6和化合物9能强烈地刺激产生高振幅的动作电位。10 mg/mＬ浓度处理,测得化合物6触角电位相对值, 雌、雄虫分别为68.22% 和106.60%,化合物9分别为199.19% 和220.60%。经回归分析所测11个化合物的产卵驱避活性与触角电位反应相对值,两者呈现一定程度上的相关性。还讨论了合成的多炔类化合物对亚洲玉米螟可能的作用靶标和结构与活性间的关系。     

野薄荷精油中驱避有效成分的结构鉴定

从云南野薄荷精油中分离获得一种白色结晶,加入适当溶剂涂于人体皮肤,对蚊、蠓、蚋有良好的驱避作用,并且毒性低,对皮肤无刺激性。经化学分析、红外、紫外、核磁共振和质谱测定以及与合成化合物的核对,证明此结晶是右旋8-乙酰氧基别二氢葛缕酮。这是从植物体中首次发现的一种含氧单萜化合物,也是一种新型的驱避剂。     

化学结构与生物活性:取代苯基N-甲氨基甲酸酯的合成与活性

用异氰酸甲酯与适当的酸类反应,合成了一系列的取代苯基N-甲氨基甲酸酯类化合物。生物测定表明,在苯基N-甲氨基甲酸酯的苯环上引入取代基,均能增加对胆碱酯酶活性的抑制作用,在苯环上引入甲基增加对淡色库蚊(Culex pipiens pallens)幼虫的毒性。在苯环酯键的邻位上引入取代基时,除2,3-二甲苯基化合物外,均降低对蚊幼虫的毒性。 在各化合物对蚊幼虫的毒性和其对胆碱酯酶活性的抑制作用间,不能看出任何相互关系。     

五种芳香类挥发物质对酪蝇的引诱效果

室内采用Y-型嗅觉仪测定不同浓度(1.0×10-6,1.0×10-5,1.0×10-4和1.0×10-3mL/mL)水杨醛、水杨酸甲酯、苯乙醛、苯甲醛、桂醇5种化合物对酪蝇Piophila casei(L.)成虫的引诱效果。结果表明:1.0×10-6和1.0×10-5mL/mL苯乙醛,1.0×10-6mL/mL苯甲醛,1.0×10-5和1.0×10-4mL/mL水杨醛均对雌、雄虫表现明显的引诱效果。1.0×10-3mL/mL苯乙醛、水杨醛和苯甲醛对酪蝇雌、雄虫具有明显的驱避效果。桂醇和水杨酸甲酯在所测试的浓度范围内对雄虫具有明显的驱避效果。水杨酸甲酯在浓度为1.0×10-6mL/mL对雌虫有明显的引诱效果,其它浓度均对雌虫有明显的驱避效果。桂醇对雌虫有明显的驱避效果。这表明在高浓度时芳香物质对酪蝇成虫有驱避效果,在低浓度时对酪蝇成虫有引诱效果。     

植物精油对荔枝蒂蛀虫的产卵驱避效果

在室内采用非选择性和选择性两种试验方法,测定了14种非寄主植物精油对荔枝蒂蛀虫的产卵驱避效果.结果表明,香紫苏油、肉桂油和香茅油对荔枝蒂蛀虫有很好的产卵驱避效果,其非选择性产卵驱避率(ODRn)达90%以上;而选择性产卵驱避率(ODR.)达80%以上.留兰香油对荔枝蒂蛀虫也有较好的产卵驱避效果,其ODRn和ODR.分别为89.19%和73.30%.     

非嗜食植物中的昆虫产卵驱避物及其利用

产卵是植物性昆虫生命周期中的一个重要环节,它能反映昆虫与植物相互作用的某些特点以及植食性昆虫对植物利用的策略.植物中的驱避物质在调节昆虫产卵行为过程中起着十分重要的作用.大量研究结果表明:许多非嗜食植物含有对昆虫产卵有驱避作用的次生化合物.研究植物中的昆虫产卵驱避物质不仅能在理论上加深对植食性昆虫产卵机制,植食性昆虫与植物间的相互关系以及昆虫群落构建机制等的认识,同时在害虫综合治理中有广泛的应用前景.     

驱避色防治平菇蚊、蝇类害虫的效果评价

为探讨运用驱避色防治平菇Pleurotus ostreatus蚊、蝇类害虫的可行性,本研究基于一种对平菇双翅目害虫具明显驱避作用的浅灰色（RGB=169, 169, 169）用于设计菌袋、地膜和棚膜,以评估这种驱避色赋能平菇配套栽培设施（菌袋、地膜和棚膜）对平菇蚊、蝇类害虫的驱避效果和增产作用。采用正交设计各影响因子处理组合进行田间小区试验,研究不同菌袋、地膜、棚膜颜色对害虫驱避率及平菇增产率的影响,筛选出最优组合,应用于生产实际。结果表明,驱避色菌袋+驱避色地膜+透明棚膜的处理组合的害虫驱避率和增产率均最高,与对照组相比,驱避率增加了45.63%,第1、2、3潮菇产量和总产量分别增加了11.29%,2.55%,8.82%和7.74%。通过多因素和差异显著性分析,菌袋颜色是影响害虫驱避率和增产率的主因子,与对照相比对害虫驱避率和前3潮菇增产率差异达到极显著水平。在平菇生产过程中,使用驱避色菌袋和地膜能有效控制平菇蚊、蝇类害虫的危害并提高产量,是一项值得推广的害虫防治措施。     

白蝴蝶挥发油对蚜虫的驱避作用及其化学成分

室内用四臂嗅觉仪测试白蝴蝶(Syngonium podophyllum)挥发油对红桃蚜(Myzus persicae)、萝卜(Lipaphis erysimi)和瓜蚜(A[jos gossypii)无翅蚜行为选择的干扰作用．结果表明,在所测试的浓度下,白蝴蝶挥发油对瓜蚜和萝卜蚜有显著的驱避效果,与对照比较,供试蚜虫较少选择处理区,在处理区的停留时间比对照明显缩短;所测试的浓度对红桃蚜无驱避作用．进一步采用气相色谱质谱联用技术对白蝴蝶挥发油进行了成份分析．表明该挥发油小分子主要成份是羰基化合物、脂肪酸和烃．     

植物精油对草菇双额岩小粪蝇的产卵驱避效果及毒力测定

在室内采用选择性试验测定了14种植物精油单组分化合物对草菇双额岩小粪蝇Bifronsina bifrons(Stenhammar)的产卵驱避效果及在室外采用非选择试验测定了其中3种化合物的产卵驱避效果及毒力测定。结果表明:各精油浓度为10 000 mg/L时,α-松油醇、丁香酚和茴香醛表现出明显的产卵驱避效果,其选择性产卵驱避率分别是60.17%±9.57%、51.07%±2.63%和47.66%±7.10%,产卵量均显著低于对照;月桂烯、α-蒎烯、β-蒎烯和异松油烯产卵驱避作用效果不明显。α-松油醇、丁香酚和茴香醛对双额岩小粪蝇幼虫均具有一定的毒性,对幼虫的校正死亡率分别是5.11%±3.54%、42.68%±3.94%和14.47%±6.92%;丁香酚对双额岩小粪蝇幼虫的毒力最大,LC_(50)为16 965.159 mg/L。其次是茴香醛,LC_(50)为311 941.332 mg/L。α-松油醇毒力最差,LC_(50)为40 676 080.550 mg/L。进一步非选择性试验结果表明α-松油醇(1 250 mg/L～20 000 mg/L)、丁香酚(625 mg/L～20 000 mg/L)和茴香醛(2 500 mg/L～20 000 mg/L)对双额岩小粪蝇具有明显的产卵驱避效果,驱避效果随施用浓度的增加而显著增加。在浓度为20 000 mg/L时α-松油醇、丁香酚和茴香醛的非选择性产卵驱避率分别为69.75%±3.98%、60.75%±1.94%和57.23%±3.38%。本研究为草菇生产中双额岩小粪蝇的无公害防治及高效环保的植物源驱避剂的开发提供参考。     

薇苷菊提取物对桔全爪螨的产卵驱避作用及有效组分分析

使用甲醇、乙酸乙酯、乙醚提取薇苷菊 Mikania micrantha H.B.K.地上部植株并测试 3种提取物对桔全爪螨 Panonychuscitri Mc Gregor产卵的驱避作用 ,结果发现这些提取物处理后 1d都有显著的产卵驱避效果 ,其中极性最强的甲醇提取物效果最好 ,处理后 1d的产卵驱避率为 74 .2 2 %。用乙醚、乙酸乙酯、正丁醇、水依次对薇苷菊甲醇提取物进行萃取 ,生测结果表明只有极性最强的水萃取物具有显著的产卵驱避效果。进一步研究发现薇苷菊甲醇提取物经柱层析分离得到的 6个组分中有 3个对桔全爪螨有显著的产卵驱避作用 ,但效果都不及提取物 ,说明薇苷菊对桔全爪螨的产卵驱避作用是各组分共同作用的结果。用GC- MS对最有效组分的分析表明 :2 ,2′-亚甲基双 (6 -叔丁基 - 4 -甲基 )苯酚是含量最大的成分 ,占 70 .2 4 % ,β-谷甾醇和岩藻甾醇也是有效成分 ,但含量较低 ,分别占 12 .0 3%和 5 .6 1%