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  2023年11月2日， Molecular Plant 在線發(fā)表了同濟(jì)大學(xué)附屬第十人民醫(yī)院彭艾教授和中國科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)研究所湯文軍研究員共同合作的研究論文“Dienediamine: A Safe Herbicide as Paraquat Surrogate”。研究團(tuán)隊(duì)創(chuàng)制的Dienediamine（雙烯雙胺）不僅在一系列小鼠和細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出安全無毒，而且呈現(xiàn)出和百草枯相當(dāng)?shù)某菪Ч型蔀橐环N替代百草枯、安全無毒的新型綠色農(nóng)藥。

  由于百草枯的除草性能和毒性均源于其聯(lián)吡啶鹽結(jié)構(gòu)的電子傳導(dǎo)功能，因此要保持其結(jié)構(gòu)的除草性能卻消除其毒性極其困難。研究團(tuán)隊(duì)基于植物除草和人畜體內(nèi)的作用環(huán)境不同，提出一種本身沒有電子傳導(dǎo)功能，但在除草環(huán)境中能轉(zhuǎn)化為聯(lián)吡啶鹽結(jié)構(gòu)的百草枯前體有望成為一種安全無毒的除草劑（圖1）。基于百草枯的除草和毒性機(jī)制，一個(gè)容易制備的“還原態(tài)”百草枯前體-雙烯雙胺成為了研究目標(biāo)。

圖1. 雙烯雙胺的創(chuàng)制原理

  研究團(tuán)隊(duì)實(shí)現(xiàn)了1,1'-二甲基-1,1'，2,2'，3,3'，6,6'-八氫-4,4'-聯(lián)吡啶的簡潔合成，通過X射線單晶衍射確定其結(jié)構(gòu)，并將其命名為雙烯雙胺。利用硼氫化鉀和水作為反應(yīng)條件可實(shí)現(xiàn)雙烯雙胺的百克級(jí)規(guī)模制備。在研究雙烯雙胺轉(zhuǎn)化為百草枯的過程中，研究人員發(fā)現(xiàn)采用[{Cu(Sal)₂(NCMe)}₂]作為催化劑，四氯苯醌或氧氣作為氧化劑時(shí)，雙烯雙胺能在水或丙酮中以較高收率轉(zhuǎn)化為百草枯。研究團(tuán)隊(duì)驚奇地發(fā)現(xiàn)，雙烯雙胺在一定溫度的鹽水中，空氣和自然光照條件下， 仍然以63%的收率轉(zhuǎn)化為百草枯（圖2）。

圖2. 雙烯雙胺的鑒定、制備和轉(zhuǎn)化

  研究人員將百草枯及雙烯雙胺溶液噴灑到擬南芥葉上，在空氣和自然光照條件下24小時(shí)葉子均開始枯萎，且其枯萎程度呈時(shí)間依賴性地增強(qiáng)，在120 小時(shí)葉片均完全枯萎和干燥。雙烯雙胺展現(xiàn)出和百草枯相當(dāng)?shù)臍⒉菪阅埽▓D3）。

圖3. 雙烯雙胺和百草枯對(duì)擬南芥的除草作用

圖4. 雙烯雙胺與百草枯小鼠模型安全性評(píng)估