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半抗原的分子设计与合成是建立小分子免疫化学分析方法的关键步骤,也是开展免疫化学研究的核心内容。本研究选取代表性有机磷杀虫剂对硫磷作为研究对象,通过研究农药半抗原结构与由其制备的免疫原的免疫活性之间的结构—活性关系（Structure Activity Relationship,SAR）,探索了影响抗原免疫活性的一般规律,初步建立了免疫半抗原合理设计模型。研究采用分子结构参数化的方法,引入分子连接性指数法和分子模拟法设计农药免疫半抗原分子结构,计算了设计的42个免疫半抗原分子与对硫磷之间的欧氏距离,根据欧氏距离的大小来判定分子结构之间的相似性,并通过平衡透析和ELISA测定对计算结果进行验证和比较。研究表明分子连接性指数法适于表征半抗原的立体结构而对电性结构表现不足;分子模拟法则相反,能较好地表征半抗原分子结构的电性参数,这两种方法的结合能够更好地表征半抗原与目标化合物之间的分子相似度。因此采用分子连接性指数（MGI）与电性参数（EP）结合的方法建立了相应的分子设计模型,该模型能够较好地指导小分子农药免疫半抗原的分子设计。在采用MCI+EP的方法建立小分子农药免疫半抗原分子设计模型的基础上,进一步探讨了小分子农药竞争半抗原分子设计原则。首次提出了目标物（P）、免疫半抗原（I）、竞争半抗原（C）之间关系的三角形模型理论:CP＞CI,即CP—CI＞0;Max（CP-IP）,且CP＞IP,即CP—IP＞0;Max（CI）。同时结合异源ELISA方法及其结果,研究建立竞争半抗原分子结构与其反应原性之间的SAR关系后,提出了小分子农药竞争半抗原分子设计模型,并进一步提出了三角模型的临界条件CI=2-4;CP=1-4。然后采用竞争半抗原（hapten 0325）对提出的竞争半抗原分子设计模型及其临界条件进行了验证。根据研究建立的免疫半抗原/竞争半抗原分子设计模型,在设计的42个半抗原中,筛选出0204/0322的组合,标准曲线方程为:y=10.012Ln（x）+32.768,IC50为5.60 ng/mL,IC10为0.10 ng/mL。进一步研究了免疫半抗原/竞争半抗原优化组合对ELISA分析方法的影响,结果表明:0204/0322组合的异源ELISA方法异源分析方法对对硫磷的检测灵敏度高于同源分析,以IC10计,0204/0322组合相对于同源方法,灵敏度提高了16.1倍,而且该异源ELISA方法与仪器分析结果具有可比性。0204/0322组合建立的异源竞争ELISA方法对对硫磷的其它结构类似物的交叉反应率基本小于0.05%,仅甲基对硫磷为7.8%,对氧磷为2.5%。该方法应用于水、土壤、黄瓜、大米和玉米样品中对硫磷的残留检测,结果表明其检测能力均符合农药残留检测准则的要求。最后选取三唑磷、2,4,5-三氯苯酚和倍硫磷作为对象,对本研究提出的免疫半抗原和竞争半抗原分子设计模型进行了验证,实验数据来源均为其它研究者公开发表文章。模型验证结果证明了免疫半抗原和竞争半抗原分子设计模型的适用性和正确性,可以采用免疫半抗原分子设计模型配合合理抗体制备获得高亲和力的抗体,同时将竞争半抗原分子设计模型应用于小分子农药竞争半抗原设计,可以预测最佳竞争半抗原结构,从而提高方法的灵敏度。免疫半抗原和竞争半抗原分子设计模型的建立,对于解决目前半抗原设计从经验或是合成的难易出发而导致半抗原数量不足与设计角度的随意性,致使结果的代表性不足,不能找到半抗原合理设计的一般规律等问题具有很好的指导作用。本研究实现了半抗原的定量化、导向性设计。尤其是竞争半抗原分子设计模型的建立,对于提高免疫分析方法的特异性和灵敏度有重要意义。半抗原分子设计模型的建立将有助于丰富和完善农药残留免疫化学分析方法的基本理论,对于进一步开发农药等小分子化合物残留快速诊断技术有着十分重要的意义。