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以乙酰羟基酸合成酶(acetohydroxyacid synthase，AHAS)为靶标设计开发新型超高效除草剂是当前除草剂化学中的一个重要研究领域，它的抑制剂主要分为四类：磺酰脲(sulfonylurea，SU)、咪唑啉酮(imidazolinone，IM)、三唑并嘧啶(triazolopyrimidine，TP)、嘧啶(氧)硫苯甲酸(pyrimidinyl(oxy)thiobenzoic acid，PTB)。其中磺酰脲和咪唑啉酮类除草剂与AHAS催化亚基复合物晶体结构的解析为理解这两类化合物与酶的相互作用提供了坚实的实验基础，而其余两种的结合模式仍然未知。本文在酶的晶体结构的基础上，综合运用3D-QSAR、分子动力学模拟和结合自由能计算来研究三唑并嘧啶类及嘧啶(氧)硫苯甲酸类除草剂与酶的相互作用。本文比较不同的优化方法和电荷发现高精度的DFT方法及ESP电荷有助于建立好的CoMFA和CoMSIA模型，为今后的3D-QSAR研究提供了新思路。运用该方法和电荷对系列嘧啶(氧)硫苯甲酸类化合物建立的模型能在蛋白质结构上得到很好的解释，可用于对结构类似的新型化合物进行活性预测，是一个好的活性预测工具。通过分子动力学模拟分析及结合自由能的计算系统研究了AHAS与不同结构类型的AHAS抑制剂—嘧草醚、阔草清和新型活性化合物Y4311相互作用，其中嘧啶(氧)硫苯甲酸类除草剂嘧草醚的结合模式与3D-QSAR结果互相验证。详细分析了抑制剂与周围氨基酸残基的范德华相互作用，静电相互作用及氢键相互作用，发现了嘧草醚与Gly657及阔草清与Gly116之间的氢键相互作用。从三维结构上确定了嘧草醚、阔草清及Y4311在结合腔中的位置与构象，比较了四类除草剂与酶相互作用的相似与不同之处，从分子水平上提供了大量有用信息为设计新型抑制AHAS的高活性化合物提供指导。基于这几类化合物与酶相互作用的信息，设计并合成了14个新化合物，找到一个对大肠杆菌野生型及W464L突变型AHAS有中等抑制活性的化合物Ⅱ-3，可作为先导化合物进行进一步的优化。