用拓扑指数和神经网络研究有机污染物的生物富集因子

在修正Randic的分子连接性指数和连接矩阵的基础上, 定义新型分子连接性指数(mF), 并计算了239种有机污染物的分子连接性指数(mF). 用其1F构建了239种有机污染物生物富集因子(lgBCF)的QSAR模型, 该模型判定系数(R2)及逐一剔除法(LOO)的交互验证系数(Q2)分别为0.747和0.742. 而用1F和4个电性距离矢量(Mk)构建的五元QSAR模型的R2及Q2分别为0.829和0.819. 结果表明, 从统计学的角度, 该模型具有高度的稳定性及良好预测能力. 从此模型可知, 有机污染物BCF的主要影响因素是—C—, ＞C—, —O—, —S—, —X等分子结构碎片以及分子的柔韧性、折叠程度等空间因素. 将5个结构参数作为人工神经网络的输入层结点, 采用5∶26∶1的网络结构, 利用BP算法, 获得了一个令人满意的QSAR模型, 其R2和标准偏差s分别为0.987和0.157, 表明lgBCF与这5个参数具有良好的非线性关系. 从上可见, 新建的连接性指数1F以及电性距离矢量与有机物的生物富集因子具有良好的相关性, 可望在物质构效关系研究中获得广泛的应用.     

应用分子全息QSAR预测多溴二苯醚(PBDEs)的毒性

多溴二苯醚(PBDEs)可能会激活芳香烃受体的信号传导通路, 从而对人类和野生动物的健康产生负面影响. 鉴于多溴二苯醚实验毒性数据有限, 发展基于结构的化合物毒性预测模型具有重要的实际意义. 本文基于一种新的分子结构表征方法—— 分子全息, 研究了18种多溴二苯醚结构与毒性之间的关系, 建立了相关性显著、稳健性强的QSAR模型(r²= 0.991, q²_LOO= 0.917). 随机选出14种多溴二苯醚为训练集, 其他4种化合物为测试集以验证分子全息QSAR模型的稳健性和预测能力. 结果在最佳建模条件下得到模型的统计参数如下：r² = 0.988, q²_LOO = 0.598, r²_pred = 0.955, 预测值与实验值之间的均方根误差(RMSE)为0.155. 这表明基于分子全息的QSAR模型可以对多溴二苯醚毒性进行比较准确的预测. 本文同时利用分子全息QSAR模型色码图, 探讨了影响多溴二苯醚毒性的分子结构特征及分子机理.     

醇类化合物热值改进剂的定量结构-色谱保留相关性研究

计算表征了醇类化合物热值改进剂的部分分子连接性指数和5个量子化学参数,同时运用多元线性回归方法对参数进行了优化筛选,在2种不同极性强弱的固定相(PH-5、RTX-WAX)上,分别建立了9种和11种醇类化合物热值改进剂的气相色谱保留值(t)与分子连接性指数和量子化学参数的定量结构-色谱保留关系(QSRR)模型。其相关系数分别为R=0.997和R22=0.971,关系式可分别表示为模型1:t1=-5.972-0.047 ET-1.857~3X_p~v和模型2:t_2=-2.409-0.034 ET,在2种固定相上的QSRR模型的建模计算值复相关系数(R)、采用留一法(leave-one-out)交互检验复相关系数(R)分别为:R_1=0.998、R_(1CV)=0.999和R_2=0.985、R_(2CV)=0.999,结果表明:模型1和模型2与色谱保留指数显著相关的分别有总能量ET、三阶分子连接性指数~3X_p~v和总能量ET,所建模型具有良好稳定性和预测能力,分子连接性指数和量子化学参数能较好地反映化合物的结构特征。     

鲤鱼组织ATPase活性抑制和构效分析

在离体实验条件下测定了20种硝基芳烃化合物对鲤鱼鳃和肾的ATPase活性的半抑制浓度c_I50值.以辛醇-水分配系数1gp、一阶价分子连接性指数¹x^v、指示变量I、分子分支指数¹K_a、取代基常数总和∑_σ-和分子最低空轨道能E_lumo为参数,依据20种硝基芳烃化合物对鲤鱼鳃和肾的ATPase活性的半抑制浓度-lgc_I50值,进行构效分析,建立了20种硝基芳烃化合物的QSAR方程.结果表明,∑_σ-、I、E_lumo3个参数与硝基芳烃对鲤鱼组织ATPase毒性密切相关,并预测和探讨了毒性作用机制.     

多氯代二苯并呋喃的结构信息连接性指数与其在不同柱上的气相保留行为的关系

 在分子连接性指数的基础上 ,建立了化合物结构信息连接性指数 nχH(n =0 ,1,2 ,… ,m) ,即 nχH =∑(δiH·δjH·δkH·… ·δmH) -0 5,其中 1阶和 2阶结构信息连接性指数为 :1χH =∑(δiH·δjH) -0 5,2 χH =∑(δiH·δjH·δkH) -0 5,并计算了 135个多氯代二苯并呋喃分子的1χH 和2 χH 值。发现1χH 或2 χH 或1χH 和2 χH 与多氯代二苯并呋喃在不同柱上的气相保留指数 (RI)和相对保留时间 (RRT)有很好的相关性。各样本总体模型即定量结构 保留关系 (QSRR)相关模型的相关系数均在 0 96以上 ,且物理意义明确 ,计算简单.     

多氯代二苯并呋喃的结构信息连接性指数与其在不同柱上的气相保留行为的关系

在分子连接性指数的基础上 ,建立了化合物结构信息连接性指数 nχH(n =0 ,1,2 ,… ,m) ,即 nχH =∑(δiH·δjH·δkH·… ·δmH) -0 5,其中 1阶和 2阶结构信息连接性指数为 :1χH =∑(δiH·δjH) -0 5,2 χH =∑(δiH·δjH·δkH) -0 5,并计算了 135个多氯代二苯并呋喃分子的1χH 和2 χH 值。发现1χH 或2 χH 或1χH 和2 χH 与多氯代二苯并呋喃在不同柱上的气相保留指数 (RI)和相对保留时间 (RRT)有很好的相关性。各样本总体模型即定量结构 保留关系 (QSRR)相关模型的相关系数均在 0 96以上 ,且物理意义明确 ,计算简单.     

脂肪醇的生物毒性与结构参数的相关性研究

应用量子化学从头算HF/3-21G方法得到了14种脂肪醇分子的优势构象,利用HF/3-21G法和分子图形学技术获得其电子结构、几何结构参数和连接性指数,并将这些参数与脂肪醇对番茄和红蜘蛛的毒性相关联.结果表明,脂肪醇对番茄的生物毒性与一阶分子连接性指数1X和羟基电荷QOH之间存在良好的二元线性相关性,而脂肪醇对红蜘蛛的生物毒性与一阶分子连接性指数1X和分子最高已占轨道能EH之间存在良好的二元线性相关性,成功地建立脂肪醇对番茄和红蜘蛛毒性的构效关系式.     

偶氮和三氮烯试剂分光光度法测定锌的定量构效关系研究

以构效关系(QSAR)基本原理为基础,根据分光光度法中显色剂分子的结构特征,选择并利用连接性指数、Broto-Moreau自相关指数和边连接矩阵特征值等分子结构参数,通过线性回归方法获得了锌的最大吸收波长与显色剂分子结构参数间良好的线性相关模型.相关系数在0.60～0.82之间,标准偏差为0.22～0.29.     

氯酚化合物对发光细菌毒性的构效关系研究

本文对20种氯酚化合物进行DFT-B3LYP/6-311G**水平全优化计算,据所得量子化学参数构建其对发光细菌毒性的定量构效关系(QSAR)模型。经逐步多元回归分析后,所建立的QSAR模型的相关系数R及去一法(LOO)交互检验复相关系数R2cv分别为0.962和0.876;用预测集样本进行了外部预测,所得外部预测集交互检验Q2ext为0.961,表明所建立的QSAR模型具有较好的稳定性和较强的预测能力。结果表明:分子的体积愈大,化合物毒性愈强;最负非氢原子净电荷愈负,毒性愈强。对模型应用域(AD)进行了表征,所建立的模型可以应用于应用域内氯酚化合物对发光细菌毒性的预测,具有潜在应用价值。     

硝基芳烃致突变性的二维/三维QSAR比较研究

硝基芳烃是一类来源复杂、种类繁多、应用广泛的有毒有机化学品, 具有很强的毒性. 大部分硝基芳烃具有潜在的致癌性, 因此对其致突变性的评价与预测一直受到广泛的关注. 文中分别应用基于分子轨道参数的传统结构-活性关系方法(QSAR)和比较分子场分析方法(CoMFA)研究了219种硝基芳烃的致突变性与分子结构之间的关系, 从机理解释和预测能力等方面对两种方法进行了比较, 在此基础上建立了具有显著预测能力的定量模型.     

3-乙氧基-6-取代苯氧基哒嗪除草活性的相关性研究

在分子拓扑理论的基础上,构建了新的结构信息价连接性指数mχY和取代基染色指数I,并用它们研究了3 乙氧基 6 取代苯氧基哒嗪的除草活性pI50与其结构之间的定量关系,给出了相关方程,相关性良好,复相关系数分别为R1=0.9807、R2=0.9926、R3=0.9881,并预测了几个化合物的pI50值,预测值pI50(cal.)与测定值pI50(exp.)相当吻合.新方法计算方便、结果可靠.     

摩尔响应值与分子连接性指数关系的再研究

对链烷烃、链烷醇、苯系列和酮类化合物选择适当的分子连接性指数,用摩尔响应值对它们进行多元线性回归,结果表明两者之间存在良好的相关性。     

有机污染物的生物富集因子与拓扑指数的数学模型

依据价连接性指数(xi)、电性拓扑态指数(ej)及电性距离矢量(mk)构建239种有机污染物生物富集因子(FBC)的6参数QSFR(定量结构-生物富集因子相关性)模型, 不仅相关程度高, 而且所用自变量数少. 该模型的传统相关系数(R2)为0.821, LOO(levae-one-out)交互验证系数(Q2)为0.809, 证明具有良好的稳健性及预测能力. 根据进入该模型的6个参数可知, 影响有机污染物FBC的主要结构基团是: —C—、>C—、—O—、—X、—NH2以及分子的柔韧性、折叠程度等空间因素. 可以认为在生物富集过程中,“诱导契合机理”也发挥一定作用. 对自变量集进行正交变换, 既不影响模型的相关性, 又能降低其自相关性.     

Relationship between the Biodegradability and Structure of Polycyclic Aromatic Hydrocarbons

21 Physicochemical and quantum chemical parameters of 17 kinds of polycyclic aromatic hydrocarbons were calculated by using semi-empirical MOPAC AM1 method. By means of Partial Least Squares （PLS）, quantitative structure-biodegradation relationship （QSBR） study was performed with the logarithm of specific biodegradation rates （logKb）. The optimal model was obtained, and the result showed that the first-order molecular connectivity index （^1X）, the energy of the lowest unoccupied molecular orbital （Elumo）, logarithm of n-octyl alcohol/water partition coefficient （logP） and torsion energy （Et） are the dominant factors governing the biodegradability of polyeyelie aromatic hydrocarbons, and the effect of second-order valence molecular connectivity index （^2X^V）, the third-order valence molecular connectivity index （^3X^V） and molar refractivity （Rm） should not be ignored.     

多溴代芴热力学性质的理论预测研究

为了预测环境污染物多溴代芴的热力学性质,计算了60种多溴代芴的分子连接性指数、电性距离矢量指数、电性拓扑状态指数以及分子形状指数.采用多元线性回归的方法建立了多溴代芴化合物的标准生成焓(Δ_fH~0)、标准熵(S~0)、标准生成吉布斯自由能(Δ_fG~0)及等容热容等热力学性质的QSPR相关性模型,方程的相关系数值均在0.99以上.与相关文献的相关系数R和标准误差S进行比较,该模型具有良好的预测能力和稳定性.