酚类化合物是一种重要的化工原料,广泛应用于多种行业,如农药和有机合成等,其能够在生物体内富集、在环境中迁移、毒性较强、不易生物降解,严重危害生态环境。因此,本文利用三维定量构效关系模型(3D-QSAR)和分子对接技术研究酚类化合物的生物富集性以及设计低生物富集性酚类衍生物。基于36种酚类化合物生物富集因子对数(logBCF)数据,借助比较分子相似性指数分析法(CoMSIA)和比较分子立场分析法(CoMFA)构建3D-QSAR模型,对250种酚类化合物的logBCF进行预测的同时,以五氯酚(PCP)为例分析其CoMSIA模型三维等势图。由结果可知,两种模型都能很好的预测酚类化合物的logBCF值,静电场对酚类生物富集性的影响较大;在PCP的R2、R6位点处引入电负性较小基团可显著降低化合物的logBCF值。此外,PCP与超氧化物歧化酶(SOD)的结合可导致PCP在生物体内的蓄积量减少,从而其在生物体内的生物富集性降低。利用分子对接方法将PCP分别与8种SOD进行对接,从氢键相互作用以及氨基酸残基两方面分析PCP生物富集性降低机制。由结果可知,PCP生物富集性的降低与PCP与SOD的结合有关,氢键相互作用是使该复合物稳定的主要作用,其中存在的氢键键长普遍小于3A;在此复合体系中,LYS、GLU、PRO、HIS、ASP、GLY、LEU、ASN 和 GLN等9种氨基酸参与氢键的生成,且亲水性氨基酸对此受体-配体复合物稳定性的影响较大。综合CoMSIA模型以及分子对接方法所提供的分子修饰信息,设计获得7种低生物富集性的PCP衍生物,并对设计所得7种PCP衍生物分子进行衍生化反应能垒计算和生物富集性、毒性、厌氧生物降解性和迁移性预测。由结果可知,7种基团取代PCP R6位置C1原子的难易程度为:-SCl>-CH2C1>-COCl>-CC13>-CH=CH2>-N02>-SH,结合所设计PCP衍生物的杀虫效果、迁移性以及厌氧生物降解性,最终设计出一种杀虫效果基本不变(增加1.37%)、迁移性基本不变(降低0.94%)、厌氧生物降解性增加(增加24.81%)、生物富集性降低(降低32.89%)的环保型6-COCl-PCP分子。6-COCl-PCP分子分别与8种SOD酶对接后,分子对接打分值与目标分子相比,平均增加了 48.03%,说明6-COCl-PCP分子生物富集性明显降低。