环糊精与三种典型农药主客体络合行为的分子对接评价及选择性机制

《Scientific Reports》：Molecular recognition of Atrazine, 2,4-Dichlorophenoxyacetic acid, and Chlorpyrifos by cyclodextrin-based adsorbents: insights into selective pesticide removal

　　

摘要

基于环糊精（CD）的主客体络合作用是一种有效的超分子方法，可用于选择性捕获农药污染物。本研究通过分子对接和相互作用分析，比较评估了莠去津、2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）和毒死蜱与α-、β-和γ-环糊精的结合行为。结果表明，分子大小、极性、空腔相容性和相互作用多样性之间的平衡强烈控制着农药的亲和力。在所研究的体系中，β-环糊精表现出最优越且最通用的性能，特别是对于莠去津和2,4-D，其适中的空腔大小使得边缘锚定和疏水包合达到平衡。莠去津主要通过氢键和分布的弱相互作用稳定，而2,4-D则受益于羧酸根介导的边缘锚定与部分空腔配合。对于毒死蜱，由于其分子体积大且疏水性强，较大的γ-环糊精空腔提供了最强的容纳能力，并由氢键、碳-氢键、范德华接触和独特的π-σ相互作用所支持。相比之下，α-环糊精由于其受限空腔，主要促进以边缘为主的结合，而γ-环糊精对较小的农药表现出松散结合行为。总体而言，研究结果表明β-环糊精是适用性最广的主体，而γ-环糊精特别适用于体积大的含氯农药。这些分子层面的预测为进一步的实验验证和后续基于环糊精的修复材料的开发提供了优先选择CD-农药组合的基础。