农业在我国的国民经济中占有很大的比重,而农药是保障农业正常生产的重要工具。然而，越来越普遍的抗性问题已严重制约了现代农业的发展。在农用杀菌剂领域，大量活性杀菌剂的高剂量使用，使得活性成分在环境中不断地积累，不可避免地造成抗性及环境毒性等问题。因此，如何巧妙地设计活性可控的农药分子，如何精确地控制农药杀菌剂分子的活性，使得其在发挥药效后不对其它环境产生影响，这对于农药分子安全应用以及减缓抗性的产生具有重大意义。
　　研发光可控农药为降低农药毒副作用和耐药性等问题提供了一种新思路。在医药学领域中使用“光开关”来控制分子的生物活性，可以减少药物环境毒性和病原细菌的耐药性，实现药物活性的精准可控。为此，设计光可控农药分子势必能够促使环境友好型农药的发展，有效地解决现有农药高残留以及易产生抗性等缺陷。本研究将抗菌活性片段1,3,4-噁二唑与光开关偶氮苯结合，设计合成了系列结构新颖的含1,3,4-噁二唑偶氮苯衍生物，并研究了目标化合物的光致异构化现象以及该过程的可逆性。在此基础上，测试了化合物对几种植物病原菌的体外光控抗菌活性，并选取光控活性明显的化合物对农作物病害进行体内光控防治。进一步通过细胞膜通透性测定和菌丝形貌观察，以及结合计算模拟等初步研究了含1,3,4-噁二唑偶氮苯衍生物的光控抗菌作用机制。其具体研究内容和实验结果如下：
　　(1)以4-硝基苯甲酰肼为原料，与4-氟苯甲醛和3,4,5-三甲氧基苯甲醛缩合反应生成酰腙。再经氧化环合、还原、重氮化、偶合等反应合成了11个新型含1,3,4-噁二唑偶氮苯衍生物。所有化合物的结构均通过核磁氢谱、碳谱以及高分辨质谱进行确认。
　　(2)采用紫外可见分光光度计和核磁共振仪定性和定量地研究了化合物的光异构化性质。通过比较光照前后紫外可见光谱的变化，发现所有化合物的π-π*跃迁吸收峰强度在光照后有所下降，表明该类化合物都发生了光致异构现象，且谱图变化趋势与分子偶氮键邻位的取代基有关。比较光照前后核磁氢谱变化发现化合物在经过光照后产生了新的信号峰。通过积分得到了各化合物光照后所得到顺式构型的比例，其中位阻较大的3,4,5-三甲氧基系列化合物光照后所得顺式构型少于含4-氟系列的化合物，表明空间位阻对于顺反异构的难易程度的影响。通过分析化合物在达到顺式光稳态后的紫外可见光谱随时间变化的规律，发现化合物的顺反异构具有可逆性。顺式构型在自然条件下可以自发地回到反式构型，且半衰期与分子偶氮键邻位是否含-OCH3以及其它取代位上-OCH3的数量有关。
　　(3)采用浊度法以及菌丝生长速率抑制法分别测定了目标化合物对柑橘溃疡病菌(Xac)和灰霉菌(B.cinerea)的光控抗菌活性，同时考察了其自动失活性能。结果表明化合物4对Xac的活性出现了较明显的光活化现象。在100μg/mL浓度下，化合物4顺式构型相对于反式构型的活性提高了17.2%，且该药物在被活化之后随着时间的延长能够自发的失活。化合物2，4，5，10，11对B.cinerea出现了明显的光活化现象，在200μg/mL浓度下，化合物4和5的顺式光稳态对B.cinerea的抑制率比其反式原型将近提高了4倍。同时化合物在经紫外照射活化后随着时间延长能自动失活，可减少活性药物在环境中的积累。在此基础上，选取化合物4作为光控活性药物考察了其对于西红柿以及黄瓜灰霉病的体内光控防治效果。结果表明化合物4对西红柿及黄瓜灰霉病害都具有光控防治性能，光照处理组的防效要明显好于未光照组。
　　(5)通过菌丝溶液电导率测定、菌丝形貌观察等实验考察了化合物的不同构型对于灰霉菌细胞膜的破坏作用。结果表明化合物4的顺式构型比反式原型对B.cinerea细胞膜的通透性具有更强的破坏作用。同时菌丝形貌观察也表明顺式构型能使细胞表面发生更明显的形变。进一步通过计算模拟分析了化合物4发生光致异构所伴随的分子表面性质变化以及与受体BcCYP51的结合差异。结果表明化合物4在经过光致异构后引起了分子表面构型、原子间距离、电荷分布、亲脂性等理化性质的变化。对接结果表明化合物与BcCYP51的对接打分与活性测试结果基本一致，其中化合物4的顺式构型与受体原有配体的叠合相似度最高。相比于反式构型，化合物4的顺式构型与靶酶的结合作用更强，与对接口袋周围残基能形成氢键和π-π堆积相互作用。