含硫杂环化合物广泛存在于生命体当中,同时具有抗真菌、抗细菌、杀虫、抗病毒等重要的农用生物活性。噻嗪杂环是一类重要的含硫活性先导骨架,该类骨架活性的探索一直是医药和农药工作者的研究热点。而手性农药是开发高效,低毒绿色农药的重要手段。对含硫杂环化合物骨架进行简单、高效的不对称合成具有非常重要的科学意义和研究价值。所以利用氮杂环卡宾（N-Heterocyclic Carbene,NHC）催化剂催化合成具有单一手性含硫杂环化合物,同时进行相应的农药活性测试,且研究其不同立体构型（如:R/S）的生物活性,并通过蛋白组学等现代生物信息学手段进行作用机制等科学问题研究。开发一类潜在的农用活性分子,并可以为后续的研究奠定基础并提供理论指导。首先合成手性异喹啉并磺酰胺和手性吲哚并磺酰胺两类一系列的化合物。通过初步活性测试,包括水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae,Xoo）、烟草青枯病菌（Ralstonia solanacearum,R.s）和柑橘溃疡病菌（Xanthomonas citri,Xac）,发现均无明显抗菌活性,对该结构进行了第三次迭代优化改造,将五元环改成六元环,设计了通过简单原料一步高效构建手性噻嗪酮类化合物,增加了分子的柔性,对核心骨架进行扩展,并提升了结构的多样性。再进行活性测试,使用离体、活体和扫描电镜分析筛选出较高活性全新手性先导结构,并通过非标记定量蛋白组学分析进行机制研究。通过三代化合物结构的迭代优化,最终发现手性噻嗪酮类化合物具有较好的抗菌活性,尤其是对水稻白叶枯病菌的抗病活性最好。以下是我的主要研究内容:（1）通过路线a,实现了一种新的氮杂卡宾催化活化模式——氮杂环卡宾催化跨苯环活化γ-位的直接碳氢官能团化及（4+2）环化反应;合成了22个新颖的手性异喹啉并磺酰胺类官能团拼接化合物,对反应机理进行了深入的研究,并通过DFT计算发现NHC参与催化反应能有效活化苄基碳氢键,形成重要的高活性邻苯碳醌（o-QDM）中间体参与反应。（2）通过路线b,实现了一种新的跨吲哚环远程的δ-HOMO活化及[4+2]环加成反应;合成了19个全新的手性吲哚并磺酰胺类活性片段的拼接结构。这是NHC催化领域中,首次实现了芳基醛跨芳环的δ-位远程活化模式,为NHC实现芳基醛的远程活化模式的探索提供了重要的理论支撑。该方法条件温和操作简单,具有较高的收率和高立体选择性控制,为新药物的创制和活性结构的拼接提供了一种重要的技术手段。（3）通过路线c,利用氮杂环卡宾催化剂的催化反应,用简单的原料实现了29个手性噻嗪酮杂环类功能分子的简洁、高效、快速构建。实现了一种全新的NHC-铜（II）协同催化模式,一步构建单一手性噻嗪酮类化合物的策略。在常规的铜催化反应中,普遍是使用一价铜作为催化剂进行催化反应,而NHC具有极强的配位能力,在金属催化中常被用作配体使用,因此一般的催化理论认为金属催化体系中,NHC很难不被失活而作为一种催化进行协同反应。在研究中,只使用NHC作为催化剂是无法较好实现立体选择性控制,随着反应条件的不断优化,发现二价铜的加入,能够有效的提高反应的立体选择性,同时还能实现更高的产率。这为NHC-过渡金属协同催化模式的可行性提供了新的支撑,同时这种快速高效构建手性含硫杂环的新方法将为农药和医药新结构的创制提供一种新的技术方案。（4）最后,对合成的一系列化合物进行了生物活性测试,结果表明噻嗪系列（路线c）结构对水稻白叶枯病菌表现出较好的抑制活性,特别是该系列化合物中的3-3o、3-3p、3-3t和3-3u。然后对高活性化合物的消旋体和其他两个构型分别进行EC50评价,发现化合物3-3p的（S）-构型具有最高活性(EC50=1.9μg/m L);并进一步研究3-3p化合物的不同构型的在活体上的活性差异,在浓度为200μg/m L时,分别在水稻上进行了活体实验,发现化合物3-3p的（S）-构型具有较高的水稻治疗活性（48.5%）优于对照药剂叶枯唑（29.1%）。最后通过了扫描电镜观测化合物3-3p的（S）-构型对水稻白叶枯病菌的影响,发现化合物能使细菌表面褶皱和破裂;此类结构具备继续开发的价值,因此对化合物3-3p的（S）-构型在水稻活体上进行非标记定量蛋白组学分析,初步研究其作用机制。通过非标记定量蛋白组学分析,化合物3-3p的（S）-构型可能可能代谢了一些含硫氨基酸类似物参与到含硫氨基酸的正常代谢途径,干扰了正常的代谢过程,从而表现出了一定的抗菌活性。