昆虫酚氧化酶抑制剂的活性预测模型

采用电性拓扑状态指数(En)表征昆虫酚氧化酶(PO)抑制剂的分子结构,通过最佳变量子集回归的方法建立了57种PO抑制剂抑制活性(pIC50)的多元线性回归模型,非交叉相关系数和交叉相关系数分别为0.920和0.908,经Jackknife和变异膨胀因子(VIF)检验具有良好的稳定性和预测能力.该模型显示影响PO抑制剂抑制活性的主要因素是—OH,—O—和C=O等分子结构片段.以模型中的3个参数E13,E14,E16为人工神经网络输入层,设定3∶6∶1的网络结构构建人工神经网络的BP算法模型,相关系数达到0.988.结果表明,与多元线性回归模型相比,BP人工神经网络模型的相关性和预测能力均有较大的提高.     

乌药化学成分结构参数与色谱保留时间的关系

乌药含有呋喃倍半萜、黄酮、生物碱、挥发油等多种化学成分,具有抗氧化、抗肿瘤及抑菌等活性.为研究乌药化学成分的性质,计算了乌药化学成分的分子连接性指数和电性拓扑状态指数,并筛选分子连接性指数中的⁰X,⁵X和⁵X_c,以及电性拓扑状态指数中的E₁,E₂和E₃,将这6种结构指数作为神经网络的输入层变量,色谱保留时间作为输出层变量,做回归分析,采用6∶5∶1的神经网络结构,构建了预测能力较强的预测模型.该模型总相关系数r_t为0.994 0,训练集相关系数为0.992 9,测试集相关系数为0.997 0,验证集相关系数为0.997 9,利用该模型计算得到的保留时间预测值与实验值吻合度较好,相对平均误差为2.66%.结果表明,乌药化学成分的色谱保留时间与6种结构参数之间具有良好的非线性关系.     

多氯咔唑化合物热力学性质的神经网络预测

采用取代基片段值P和原子类型电拓扑状态指数Em有效表征了135个多氯咔唑化合物(PCCZs)的分子结构,通过选择变量与神经网络(BP)算法建立定量相关(QSPR)模型,以预测多氯咔唑化合物热力学性质.将选择的P,Em结构参数作为神经网络的输入层变量,热力学性质作为输出层变量,方程均采用5∶13∶1的网络结构,利用BP算法获得了3个令人满意的QSPR模型,它们的总相关系数分别为0.998 6,0.991 1和0.979 5,标准误差分别为2.123,3.237和3.952,利用这3个神经网络模型计算得到的预测值与文献值的相对平均误差分别为0.30%,1.85%和1.14%,表明模型具有良好的稳定性和预测能力.该神经网络模型所得结果优于多元回归方法所得结果,可用于对多氯咔唑化合物性质进行理论分析和预测.     

神经网络法研究硝基含能化合物的撞击感度

为了研究硝基含能化合物的撞击感度与分子结构之间的关系,基于邻接矩阵和空间结构,计算了36个硝基含能化合物的分子连接性指数X和电性拓扑状态指数E,建立了这些分子的撞击感度(lg H50)与1X、2X、4X、5X、E13、E16和E28共7种分子结构参数的定量结构-性质相关性(QSPR)模型。将这7种分子结构参数作为神经网络法的输入神经元,采用7∶2∶1的神经网络结构,建立了预测精度较好的神经网络模型,总相关系数为0.975 5。利用该模型计算得到的撞击感度预测值与其实验值的相对平均误差为4.03%,优于多元回归模型的相对平均误差(9.57%)。预测值与实验值较吻合,表明硝基含能化合物的撞击感度与7种分子结构参数具有非线性关系。     

二噁英类化合物PCDDs的分子结构与分配系数的定量关系

二噁英类化合物PCDDs的毒性与正辛醇/水分配系数有关,利用分子图形学技术获得了分子连接性(Chi)指数中的3χ和4χpc以及电性拓扑状态(E-state)指数中的I9,基于多元回归技术构建了对PCDDs正辛醇/水分配系数作出精确估算的定量结构-活性相关关系,得到多元回归方程.预测结果和实验值较为接近,相对误差仅为1.72%.经Jackknife法证明了模型的稳定性和预测能力,相关系数均在0.93左右.     

电性拓扑状态指数用于多氯联苯醚环境分配性质的QSPR研究

根据分子中的原子类型特征,计算了多氯联苯醚(PCDEs,包括联苯醚)所有210种可能分子结构的电性拓扑状态指数,并与其中107种PCDEs的环境分配性质蒸汽压(PL0)、辛醇/水分配系数(KOW)、水溶解度(Sw)建立了定量结构-性质相关(QSPR)模型,相关系数分别为0.9918,0.9915,0.9789,其计算值和实验值接近,优于文献结果.用Jackknife法检验了模型的稳健性,并对其余103种没有实验数据的PCDEs的性质进行了预测.结果表明,这些模型可以解释PCDEs环境分配性质的递变规律.     

电性拓扑态指数预测多氯代吩噁嗪的热力学性质

用电性拓扑态(E-state)指数表征了136个多氯代吩噁嗪类化合物的分子结构,采用多元回归方法对其热能值(Eth)、恒容热容(CV)、熵(S)、焓(H)、自由能(G)等热力学性质进行关联和预测,构建了5个用电性拓扑状态指数预测多氯代吩噁嗪热力学性质的构效关系相关(QSPR)模型,相关系数均大于0.999.利用Jack-knifed法检验了对标准熵预测模型的稳定性和预测能力,检验的相关系数r2也在0.999以上,预测值与文献值的相对平均误差为0.14%.该模型具有较好的稳定性、相关度和预测能力.     

硝基芳烃对斜生栅列藻毒性的定量构效关系研究

用DFT-B3LYP方法分别在ST()-3G,6-31G*,6-311G**基组水平上对25种硝基芳烃化合物进行全优化计算获得了相应量子化学参数,利用线性逐步回归法(LSR)建立硝基芳烃对斜生栅列藻毒性的定量构效关系(QSAR)模型,采用内部及外部双重验证的办法深入分析和检验模型的稳健性,选出最佳模型.与此同时,利用人工神经网络误差反传算法(BP网络)建立了非线性QSAR模型.LSR和BP建模的复相关系数(R2),去一法(LOO)交互检验复相关系数(R2cv),外部预测样本复相关系数(R2ext)分别为0.926,0.866,0.843和0.938,0.763,0.843,表明所建立的QSAR模型的稳定性和预测能力良好.结果表明:硝基芳烃对斜生栅列藻的毒性与次最低空轨道能、最正的硝基净电荷和前沿轨道能级差的相关性较好.     

罗望子挥发性组分气相色谱保留时间的构效关系

依据新建的价连接性指数(mJ)、电性拓扑状态指数(ei)及改进的电性距离矢量(mi)构建47种罗望子(Tamarindus indica L.)挥发性组分的定量结构-色谱保留相关(QSRR)模型.该模型的相关系数R=0.989,LOO(leave-one-out)交互验证相关系数RCV=0.978,证明所建模型具有良好的稳健性及预测能力.结果表明,多种指数联合能够较全面地表征分子结构特征,有效揭示影响化合物色谱保留时间的本质因素.     

吲唑脲类辣椒素受体通道拮抗剂的定量构效关系

研究了吲唑脲类辣椒素受体(TRPV1)通道拮抗剂的定量构效关系(QSAR).首先,采用1H-吲唑异构形式,对27个TRPV1通道拮抗剂分子进行了HF/6-31G*水平上的结构优化,在优化结构上进行了5类拓扑指数和分子静电势及其导出参数的计算.运用多元线性回归方法对这些化合物的生物活性与其分子结构参数进行了关联.对所有化合物采用另一异构形式重复上述过程,以探讨互变异构对QSAR建模的影响.结果表明:互变异构对QSAR结果具有一定的影响,采用1H-吲唑异构形式得到的模型,在质量上均高于采用2H-吲唑异构体,预示着1H-吲唑异构体更有可能是吲唑脲类分子的活性异构形式;分子表面静电势参数结合GETAWAY参数可以较好地用于描述TRPV1通道拮抗剂分子结构与其活性间的定量关系.     

取代苯甲醛类化合物的分子结构与溶解度的定量关系

用DFT-B3LYP方法,在较高基组6-311G**水平上对28种取代苯甲醛类化合物进行全优化计算获得了相应量子化学参数,利用线性逐步回归法建立取代苯甲醛溶解度的定量结构-活性相关性(QSPR)模型.采用内部及外部双重验证的办法深入分析和检验模型的稳健性,选出了最佳模型,其复相关系数(R2),留一法(LOO)交互检验复相关系数(Rc2v),外部预测样本复相关系数(Re2xt)分别为0.935,0.933和0.842,表明所建立的QSPR模型的稳定性和预测能力良好.结果表明:取代苯甲醛的溶解度lgSW与分子总能量,分子体积,分子最低空轨道能和最负原子的静电荷相关性较好.     

氮杂环卡宾迁移产物[O-4，6-di—^t Bu—C6H2—2-CH2{C（MeNCHCHNH）}]2Li2（THF）2的合成

通过亲核反应合成了芳氧功能化的氮杂环卡宾前体[HO-4,6-di-C(CH3)3-C6H2-2-CH2{CH(NCHCHN)CH3}]Cl(1),1再与正丁基锂(n-BuLi)按照摩尔比2∶1常温反应生成芳氧功能化的氮杂环卡宾迁移产物[O-4,6-di-tBu-C6H2-2-CH2{C(MeNCHCHNH)}]2Li2(THF)2(2).化合物1和2均通过核磁、元素分析和X射线衍射表征.晶体结构显示化合物1属单斜晶系,空间群为C2/c,化学式为C19H29ClN2O,晶胞参数a=3.203 4(14) nm,b=0.863 0(4) nm,c=1.469 5(7) nm,α=90 °,β=106.305(10) °,γ=90 °,V=3.899(3) nm3,Z=8,R=0.170 5, wR=0.176 6.化合物2也属三斜晶系P1,a=0.942 64(13) nm,b=0.987 21(15) nm,c=1.405 58(16) nm,α=79.040(10)°,β=73.928(9)°,γ=85.804(11)°,V=1.233 7(3)nm3,Z=1,Dc=1.116 mg/m3,μ=0.070 mm-1,F(000)= 452.同时,发现温度是影响氮杂环卡宾迁移的主要原因.     

胸腺嘧啶类抗艾滋药物的构效关系

为研究1-[(2-羟乙氧基)甲基]-6-(苯硫基)胸腺嘧啶(HEPT)类化合物抗艾滋新药的构效关系,用逐步回归方法筛选拓扑指数,并将其作为变量,建立了能估算和预测HEPT类化合物抗艾滋活性的定量结构-活性相关性模型.建立的多元线性回归方程复相关系数r2为0.847、标准误差为0.568.根据该多元线性回归方程预测得到活性的值和实验值较为接近,平均误差为0.493,模型的预测能力优于文献,故该模型能较好地解释HEPT类似物活性的递变规律.     

取代硝基苯类化合物生物毒性的拓扑化学研究

在拓扑化学理论基础上,采用新型拓扑指数Tp1,Tp2和分子结构信息指示变量I对35个取代硝基苯类化合物的局部化学微环境进行了结构表征,并对其生物毒性进行了定量构效关系(QSAR)研究.实验结果表明,采用偏最小二乘回归法得到的拓扑模型相关系数R和标准偏差S分别为0.981 8和0.151 6,对35个取代硝基苯类化合物生物毒性实验值与计算值的相对平均误差仅为1.09%.留一检验法(LOO)交互检验测试结果显示,该模型具有良好稳定性和较强的预测能力.     

取代芳烃对呆鲦鱼急性毒性的QSAR研究

用20种取代芳烃化合物DFT-B3LYP/6-31G**和B3LYP/6-311G**全优化计算结构参数:分子最高占用和最低空轨道能(EHOMO和ELUMO)、分子次最高占用和次最低空轨道能(ENHOMO和ENLUMO)、分子总能量(ET)、氢原子所带的最高正电荷(Q H)、最负原子的静电荷(Q-)、分子偶极矩(μ)和分子体积(V),对呆鲦鱼急性毒性(-lgLC50)分别进行定量构效关系研究.结果表明:取代芳烃对呆鲦鱼的毒性与ENLUMO和V的相关系数分别为0.986和0.621;建立了20种取代芳烃化合物对呆鲦鱼急性毒性的构效关系式,预测值与实验值基本吻合.     

一种新的分子拓扑指数的意义及应用

定义了原子核外电子平均能量Ei结构半径Ri，并通过邻接矩阵定义了新的分子拓扑指数B和系列拓扑指数^pB，把原子间的相互作用情况推广到非相邻原子间的相互作用，同时在此基础上进一步提出了系列拓扑指数^pB。用^pB对SiHmXn和SiHmXn型化合物的热力学性质进行了相关性研究，其相关系数均在0．95以上，而^pB与卤代烷的标准生成焓的多元相关系数也在0．96以上．     

多氯联苯醚和多溴联苯醚蒸汽压的定量相关研究

定义原子特征值fi＝(1+Δχ)[mi(ni-1)-hi],在邻接矩阵基础上建构了新的键价连接性指数mJ＝∑(fi×fj×fk...)0.5(其中,1J＝∑(fi×fj)0.5)和距离指数L＝∑(dX-O)0.5,并用多元回归法研究了107个多氯联苯醚(PCDEs)和23个多溴联苯醚(PBCDs)化合物的蒸汽压与1J,L的定量关系,建立了定量结构-性质相关(QSPR)模型,相关系数分别为0.992 0,0.997 8.用Jackknife法检验证明该模型具有良好的稳健性与预测能力,其计算值与实验值基本吻合,平均误差为0.11和0.07.     

取代苯胺类化合物相对甜度的构效关系

将有机化合物分子中的非氢原子分为4类,将不同非氢原子自身及非氢原子之间的关系参数化构建出新的结构描述符,对部分取代苯胺类化合物分子结构进行参数化表达,采用逐步回归(SMR)和多元线性回归(MLR)方法构建化合物结构与相对甜度之间的关系模型.该模型的建模相关系数为0.852,"留一法"交互检验的相关系数为0.706,标准偏差为0.293,表明结构描述符能较好地表征化合物分子的结构特征.根据研究结果推测:取代苯胺类化合物苯环上取代基越多,相对甜度值越大,反之相对甜度值越小.     

用形状指数研究苯酚类化合物对大型蚤的急性毒性

基于分子拓扑理论，计算了18种取代苯酚的Kier分子形状拓扑指数（^mK）．利用最小二乘法建立了不同pH值下11种取代苯酚对大型蚤急性毒性（pIC50）的QSAR模型，其相关系数（R^2）依次为：0．963（pH=6．0），0．966（pH=7．8），0.846（pH=9．0）．这些模型的计算值与其实验值基本吻合．通过留一法检验及对其余7种取代苯酚类化合物的pIC50值进行预测，结果表明该模型具有良好的稳健性和预测能力．     

硝基芳烃对鼠伤寒沙门氏菌毒性的DFT研究

用DFT-B3LYP方法,在较高基组6-311G**水平下,全优化计算了20种硝基芳烃化合物,从中获得分子最高占用和最低空轨道能(EHOMO和ELUMO)、前线轨道能级差、分子总能量(ET)、硝基净电荷(QNO2)、与硝基相连的苯环碳原子上的净电荷(QC-NO2)、分子偶极矩(μ)和分子体积(V).结合硝基芳烃化合物对沙门氏菌的致变毒性数据(lgNR),由线性回归方法建立QSAR模型,其复相关系数R2=0.916.该模型的预测值与实验值基本吻合.进一步的分析表明,硝基芳烃化合物的毒性主要由ELUMO,QNO2和V决定.苯环上取代基的类型直接影响标题化合物的毒性大小,强吸电子基如硝基会降低ELUMO的大小,使化合物毒性增强;相反,给电子基团氨基的存在则会使化合物的毒性降低.