计算机模拟与实验验证：2-氧代咪唑烷-4-磺酰胺类低毒杀菌剂对抗致病疫霉的机制研究

为解决传统杀菌剂高毒性、环境风险及致病疫霉(Phytophthora infestans)耐药性问题，研究人员通过QSAR建模、分子对接及体外实验，发现13种2-氧代咪唑烷-4-磺酰胺衍生物对P. infestans抑制率达23.6%-87.4%，其中6种化合物(3d,3f等)活性(79.3%-87.4%)媲美商用杀菌剂，且对水生生物Daphnia magna的LC50为13.7-52.9 mg/L，证实其低毒性特征。该研究为开发新型环保农用杀菌剂提供理论依据。

　　

马铃薯晚疫病由致病疫霉(Phytophthora infestans)引发，每年造成全球农业数十亿美元损失。传统杀菌剂虽能控制病害，但存在高环境毒性、有机农业禁用及耐药性等问题。随着生态安全需求提升，开发高效低毒的新型杀菌剂成为迫切需求。乌克兰国家科学院和塔拉斯舍甫琴科基辅国立大学的研究团队通过计算机辅助设计与实验验证相结合的策略，发现2-氧代咪唑烷-4-磺酰胺类化合物兼具优异抑菌活性和生态安全性，相关成果发表在《Advanced Agrochem》上。

研究采用三大关键技术：1) 基于OCHEM平台的定量构效关系(QSAR)建模，使用Trans-CNN等算法建立预测模型；2) 体外抑菌实验测定13种合成化合物对P. infestans的抑制率；3) 以Daphnia magna为模式生物的急性毒性测试和针对真菌CYP51的分子对接分析。

【2.1 QSAR模型开发与应用】
通过机器学习算法对131个化合物建模，训练集平衡准确率(BA)达77-85%，验证集BA提升至89-93%。模型成功预测9个高活性化合物(抑制率>50%)，仅2个预测偏差较大，证实模型可靠性。

【2.2 化学合成】
以2-氨基-3,3-二氯丙烯腈为起始原料，经多步反应合成13种2-氧代咪唑烷-4-磺酰胺衍生物(3a-3l,4)，结构经核磁共振等表征确认。

【2.3 杀菌活性】
体外实验显示化合物3d、3f、3h、3j、3k和3l抑菌活性突出(79.3-87.4%)，优于对照药剂代森锰锌(76.5%)。时间动力学表明这些化合物能持续抑制菌丝生长达6天。

【2.4 分子对接】
与真菌CYP51的结合能(-8.2至-9.1 kcal/mol)接近商用杀菌剂丙环唑(-9.4 kcal/mol)。关键相互作用包括：2-氧代咪唑烷环与血红素铁原子的静电作用(2.67?)、与GLY314的氢键(2.33?)等，揭示其通过抑制麦角甾醇生物合成发挥药效。

【3. 结论】
该研究首次系统证实2-氧代咪唑烷-4-磺酰胺类化合物可通过双重机制发挥作用：1) 结构修饰的磺酰胺基团增强靶向性；2) 低毒性特征(LC₅₀>10 mg/L)满足生态安全要求。分子对接阐明其与CYP51活性中心的结合模式，为后续优化提供结构基础。这项研究不仅为抗P. infestans药物开发开辟新途径，更展示了计算机辅助设计在农药研发中的强大潜力，对实现绿色农业具有重要实践意义。