农药分子结构优化与解析

1991年前后的棉铃虫大爆发，给我国农业生产带来极大危害；从那时起，笔者有了学习农药学的冲动，遂在做了十多年的中学教师之后，于1995年秋前往中国农业大学师从陈万义先生学习农药知识。先生堪为农药学鸿儒，且孜孜教诲，但终因笔者愚钝，始终不得要领，碌碌多年却踏步不前；此书，是学生交给先生的一份作业。

身为农药学教师，承担相关专业本科生和研究生农药分子设计与优化及农药合成方向相关课程，同时也做些相应的科研。多年的教学科研经历使笔者体会到，在新农药创制过程中，决定做什么往往容易，如何科学有效地做则尤为困难。好不容易觅到一个心仪的先导化合物，在进行相关分子设计与优化时经常费尽心思，到头来却发现所设计合成的化合物新是新，生物活性却与期望值相去甚远。这本小书，是笔者多年的学习心得和授课相关讲义的整理与总结，现分享于同仁及后来者，若能对其有所借鉴，则甚慰也。

国家《“十四五”全国农业绿色发展规划》（以下简称《规划》）提出，推进化肥农药减量增效、推进农业绿色科技创新、构建农业绿色供应链，这是一场造福当下及子孙后代、空前绝后的伟大革命。具体到农药领域，只有创制更多化学结构新颖、作用机制新颖、活性高、毒性低、功能多、环境友好的绿色农药，才能实现《规划》中对农药的相关要求。实现《规划》相关要求之关键步骤，在于绿色农药创制，绿色农药创制的开端便是农药分子设计与结构优化。此书若能助力绿色革命洪流中的各位同仁，则是笔者最大的慰藉。

本书共5章。第1章之农药分子设计与结构优化概述，内容为先导化合物的发现和确定及农药分子评价，简述农药分子设计与优化的起点和国家对新农药的规范要求。第2章为农药分子设计与结构优化的一般过程与重要概念，主要讲述农药分子设计与结构优化的一般过程和分子的多样性与相似性、药效团与优势结构等特有重要概念。第3章为农药分子设计与结构优化的重要方法，通过介绍生物电子等排、局部修饰等常用方法的内涵与应用分析，阐述农药分子结构优化常用技巧。第4章为农药分子设计与结构优化常用策略，试图在结合示例的基础上，讲述拼合与简化、农药活性化合物分子骨架构建、基于片段的农药分子设计与优化、老树新花、他山之石等农药分子设计与结构优化方略。第5章是农药分子结构解析，选取了分子结构为有机磷、氨基甲酸酯、拟除虫菊酯、脲及硫脲、苯甲酰脲及磺酰脲、酰胺、酰肼及酰亚胺、烟碱类杀虫剂、吡唑、三唑及 唑和异 唑、甲氧基丙烯酸酯类、苯氧羧酸类、二苯醚类、有机硫化物和酮类结构的15个农药类别模块，结合实例进行分子结构剖析，作为前几章的补充和完善，力求所阐述的农药分子设计与结构优化策略完整化、系统化。在内容结构方面，本书最大的特点是结合实例、涉及农药品种及相关文献公开的农药活性化合物比较多。最好的借鉴，当属专业大师的范例；因此，书中引用或剖析了多位当代新农药创制大师的专利作为解说问题的示例，以期读者在欣赏大师作品的同时，领悟新农药创制方略之精髓。

本书可谓《农药化学合成基础》姊妹篇，书中很多内容的撰写以普通高等教育农业农村部“十三五”规划教材《农药化学合成基础》（第三版）为蓝本，有些没有注明的则来自中国农药信息网。刘长令先生在新农药的开发创制领域做出了很多标志性的贡献，他的著作《新农药创制与合成》一书给本书的创作提供了很多素材和启发，在此表示真诚的感谢。

准确地说，结构新颖农药品种的创制思路，只有创造发明者本人清楚，其他人只能是猜测和推断。本书的宗旨是利用现有知识、通过成功案例的剖析，发现和揭示农药分子设计与优化的有益规律。书中有些说法或观念未必妥当，只是为了表述方便，并非标新立异。

本书表达了笔者期待已久的愿望：犹如宗师高手们当年的启蒙读物一般，为对新农药创制研究怀有兴趣的读者提供有用的基础知识，作为农药创制大师成长道路上一块适宜的垫脚石。归根结底，真诚地期望这本小书会使已经或即将在奇妙而迷人的农药创制研究领域中工作的同仁产生兴趣，若能如此，笔者心愿足矣。

笔者真挚的希望：本书能对从事农药分子设计和优化研究的研究生、教师及科技人员从不同视角把握农药分子设计、创立新农药创制技术体系时有所借鉴；囿于知识和实践的不足，阐述农药分子设计这样大的题目实在是非笔者之所能，书中所述只是笔者粗浅的体会和见识；在搜集和应用材料时难免失之偏颇、挂一漏万，不妥之处难以避免，在此诚恳希望读者批评指正。

孙家隆 

2022年4月于青岛 

本书结合农药分子设计与结构优化的成功案例剖析，详细介绍了分子多样性与相似性、药效团与优势结构、生物电子等排、局部修饰等特有重要概念与方法的内涵及应用，以及拼合与简化、农药活性化合物分子骨架构建、基于片段的农药分子设计与优化、老树新花、他山之石等策略解析，阐述了农药分子设计与结构优化常用方法与方略，系统揭示了农药分子设计与结构优化的有益规律。本书可作为从事农药分子设计和优化研究的科技人员从不同视角把握农药分子设计、创立新农药创制技术体系的参考书，也可作为农药学相关专业研究生参考教材。?