嘧啶苯磺酰脲衍生物对小麦纹枯病菌体外抑菌活性的QSAR研究与分子设计

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DOI：10.7612/j.issn.10002537.2017.02.009

摘要目的：建立嘧啶苯磺酰脲衍生物（PSU）对小麦纹枯病菌杀菌活性（Tc）和电性距离矢量（Ev）的定量构效关系（QSAR）模型，探讨影响Tc的结构因素.方法：基于拓扑方法计算了15种嘧啶苯磺酰脲衍生物的电性距离矢量.通过最佳变量子集回归建立这些化合物的Tc与Ev的多个QSAR模型.结果：其中最佳三元数学模型的判定系数（R2）及逐一剔除法的交叉验证相关系数（R2cv）分别为0.851和0.738.经统计指标诊断，所建模型具有良好的稳健性及预测能力.结论：根据进入此模型的E62，E59和E27可知，影响嘧啶苯磺酰脲衍生物对小麦纹枯病菌杀菌活性的主要因素是分子的二维结构特征―NH―，S，―OH，―CHg（g=0，1） 和C等结构碎片.由结构修饰提出3种化合物的抑菌活性（T%）均超出96.5%，有待以后生物实验予以证实.

关键词嘧啶苯磺酰脲衍生物；小麦纹枯病菌；杀菌活性；电性距离矢量；定量构效关系；分子设计

中图分类号S482.2+7； O6051文献标识码A文章编号10002537（2017）02005605

QSAR Study on the Antifungal Activity of PyrimidinPhenyl Sulfonylurea

Derivatives to Rhizoctonia Cerealis and Their Molecular Design

FENG Di， ZHAO Pei， ZHAO Zhiqiang， RONG Jinchuang， WU Ping， LU Jun， FENG Changjun*

（School of Chemistry and Chemical Engineering， Xuzhou Institute of Technology， Xuzhou 221111， China）

AbstractObjective： To study the quantitative structureactivity relationship （QSAR） between the antifungal activity （Tc） and the electronegativity distance vector （Ev） of 15 pyrimidinphenyl sulfonylurea derivatives （PSU）， and analyze the dominant influence structural factors of antioxidant activities. Method： The electronegativity distance vector （Ev） of PSU were calculated by the topological method. The QSAR models were established by using leapsandbounds regression analysis for the antifungal activity （Tc） of above compounds in vitro against Rhizoctonia cerealis along with the Ev. Results： The traditional correlation coefficient （R2） and the crossvalidation correlation coefficient （R2cv） of leaveoneout （LOO） are 0.851 and 0.738， respectively. The QSAR model has both favorable estimation stability and good prediction capability by statistical index tests. Conclusion： From E62， E59， E27 in the model， it shows that the main factor to affect the antifungal activity of pyrimidinphenyl sulfonylurea derivatives is a twodimensional structural characteristics of the molecular ―NH―，

S， ―OH，―CHg（g=0，1） and C

structure fragments. According to the results obtained from the structural modifications， the inhibition activity （T%） of three modified molecules is over 96.5%， and it is expected to be confirmed by using biologic experiments.

Key wordspyrimidinphenyl sulfonylurea derivative； Rhizoctonia cerealis； antifungal activity； electronegativity distance vector； quantitative structureactivity relationship； molecular design

磺酰脲（SU）是目前使用最广泛的除草剂之一[12]，具有超高效、低毒和对环境友好等优点.其作用靶标为乙酰乳酸合成酶（ALS），它是支链氨基酸生物合成过程中的关键催化酶，广泛存在于植物、微生物、藻类等生物中.近来发现在真菌和细菌中也有ALS，据此表明 SU应具有潜在的抑菌活性.嘧啶类衍生物因具有多种生物活性而备受关注，如杀菌活性、抗肿瘤及抗艾滋病等生物活性[3].陈伟等[4]根据生物电子等排原理，将嘧啶环和磺酰脲类等化合物结合制备了15种新型嘧啶苯磺酰脲衍生物（pyrimidinphenyl sulfonylurea derivative，PSU），并采用离体平皿法测试了这些化合物对小麦纹枯病菌（Rhizoctonia cerealis）的w外抑菌活性 （即抑菌率，T/%）.

本文基于上述化合物对小麦纹枯病菌的体外抑菌率[4]，采用物质定量构效关系（Quantitative StructureActivity Relationships，QSAR）方法[511]研究抑菌率与刘树深等[1214]电性距离矢量（electronegativity distance vector， Ev）的最佳数学模型.据此模型准确估算与预测这些化合物对小麦纹枯病菌的体外抑菌率，探讨影响该类化合物抑菌活性的主要结构基团及其抑菌机理，并设计抑菌活性更优的化合物.

4结论

基于分子电性距离矢量对15种嘧啶苯磺酰脲衍生物的抽象分子结构实现数值化表征；采用最佳子集变量回归方法构建了它们对小麦纹枯病菌体外抑菌率（Tc）的最佳三元qsar模型.通过统计指标验证，该模型呈现良好的鲁棒性与预测能力；根据进入该模型的变量组合可知，影响它们体外抑菌活性的主要分子Y构单元为―NH―，S， ―OH，―CHg和C.经结构修饰，提出了3个对小麦纹枯病菌具有更强预测抑制活性的化合物.

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