环丙基基团的增强作用提升了FM-1688的生物利用度，而非其作用于靶点的效力，这才是该新型PPO抑制剂具备除草活性的关键因素

《Pest Management Science》：Cyclopropyl-enhanced bioavailability, not target-site potency, drives the herbicidal activity of FM-1688, a novel PPO inhibitor

本研究通过分子杂交策略优化tiafenacil，合成34个新衍生物。环丙基衍生物在田间表现更优，FM-1688对阔叶杂草抑制率达100%，禾本科杂草80%，但体外抑制活性与原药相近。分子模型和DFT计算表明，偶极矩降低（3.19 D vs 5.89 D）提升其生物利用度和膜渗透性，而非靶点结合增强。该发现为新型除草剂设计提供新依据。

　　

摘要

背景

农业中杂草竞争的持续存在促使人们需要开发具有更强效性和更好理化特性的新型除草剂。本研究采用分子杂交策略，通过将环丙基和环丁基结构引入吡啶二酮骨架中，对噻吩酰胺（tiafenacil）进行了优化，旨在发现更有效的原卟啉原氧化酶（PPO）抑制剂。

结果

合成了34种新型吡啶二酮衍生物，并对其苗后除草活性进行了评估。结构-活性关系（SAR）分析表明，环丙基衍生物的表现始终优于环丁基衍生物，其中甲基酯类化合物的活性最佳。在温室试验中，化合物FM-1688（6aa）表现出优异的体内除草效果：在活性成分浓度为2.34375克/公顷时，对阔叶杂草（Zinnia elegans和Abutilon theophrasti）的抑制率为100%；在活性成分浓度为9.375克/公顷时，对禾本科杂草（Echinochloa crus-galli）的抑制率为80%，显著优于市售的噻吩酰胺（在同一浓度下对E. crus-galli的抑制率仅为40%）。关键的是，酶抑制实验显示，FM-1688的半数抑制浓度（IC₅₀）为5.95纳摩尔，其体外靶点效力仅略高于噻吩酰胺（IC₅₀为6.85纳摩尔）。这种体内与体外效力的显著差异表明，“环丙基增强效应”并非源于靶点作用（药效学机制）。分子建模进一步证实了这一点：对接分析显示FM-1688与噻吩酰胺的结合构象几乎相同，结合能也相当（FM-1688为-8.6千卡/摩尔，噻吩酰胺为-8.7千卡/摩尔）。然而，密度泛函理论（DFT）计算揭示了真正的原因：FM-1688的分子偶极矩显著降低（3.19 D，而噻吩酰胺为5.89 D），这表明其优异的温室效果是由于其更高的生物利用度和膜通透性。

结论

含有环丙基的吡啶二酮衍生物FM-1688是一种极具前景的除草剂候选物。其优异的体内活性似乎是由环丙基改善的药代动力学性质（生物利用度）而非增强靶点结合能力所驱动的。这一发现为农药设计提供了新的思路，值得进一步开发以实现可持续的杂草控制。? 2025 化学工业协会。

利益冲突

作者声明没有竞争性财务利益。

数据可用性声明

支持本研究结果的数据可在本文的补充材料中找到。