PBBs分子多光谱效应3D-QSAR模型构建及其在分子修饰中的应用

多溴联苯（PBBs）作为一种添加型阻燃剂,可从产品中缓慢释放出来,并在环境介质和生物体中富集并产生危害,红外和紫外光谱可以对PBBs进行检测,具有检测迅速、无二次污染、操作简单等优点。结合功效系数法综合PBBs红外振动和紫外吸收两种光谱效应,构建兼具双光谱效应的CoMFA模型,根据模型三维等势图设计红外、紫外光谱增强的衍生物,并对衍生物进行稳定性、功能性和环境友好性评价。研究结果表明,CoMFA模型主成分n为3,交叉验证系数q2为0.532（>0.5）,表明所建模型具有好的预测能力;模型标准偏差SEE为0.013（<0.95）,检验值F为38.281,非交叉验证系数R2为0.935（>0.9）,表明模型具有较好的拟合能力;加扰稳定性试验参数Q2为0.51,cSDEP为0.04,dq2/dr2yy为0.95 (<1.2) ,模型具有好的鲁棒性;通过测试集进行外部验证,标准误差SEP为0.03,r2_pred为0.73（>0.6）,表明模型具有好的外部预测能力,立体场和静电场贡献率分别为44.8%和55.2%。根据模型三维等势图信息引入正电性、体积大的取代基团对目标分子PBB-153进行取代修饰,共设计了7个PBB-153衍生物,双光谱效应综合值较目标分子增加10.15%～29.12%。高斯计算结果表明所设计的衍生物吉布斯自由能值小于0,正频值大于0,C-Br键解离焓与目标分子相比变化较小,衍生物具有较好的环境稳定性和功能性。此外,所设计的衍生物环境持久性、远距离传输性、毒性和生物富集性降低,具有环境友好性特征。模型验证发现衍生物红外、紫外单光谱效应均上升,衍生物（4-OCN-5-NO-PBB-153）两种光谱变化比率为0.79,接近模型所设置的权重比例1∶1,且双光谱效应模型三维等势图基本包含了单光谱效应模型三维等势图的信息,所构建的综合模型具有一定的准确性和可靠性。所建立的双光谱效应模型可以实现对两种单光谱效应的同步修饰和综合分析,为其他污染物光谱检测综合评价提供思路。     

标准差标准化方法修正的PBBs多效应3D-QSAR模型及其在环境友好性分子修饰中的应用

构建了标准差标准化方法修正的兼具多溴联苯(PBBs)分子红外振动强度、 生物富集性和毒性3种效应的CoMFA模型, 分析了PBBs分子力场对其综合值的影响, 确定取代位点, 并进行兼具易红外光谱检出、 低生物富集性和毒性特征的PBB分子修饰(以PBB-153为例). 研究结果表明, 构建的CoMFA模型对PBBs分子的红外振动强度、 生物富集性和毒性3种效应综合值具有较好的预测和拟合能力, 且具有较好的稳定性, 静电场和立体场的贡献率分别为59.9%和40.1%. 根据模型三维等势图选择正电性高于Br原子的5种取代基团对目标分子PBB-153进行单、 双取代, 筛选出6个3种效应综合值上升的PBB-153衍生物. PBBs衍生物分子单效应计算或预测结果验证表明所构建的兼具PBBs分子红外振动强度、 生物富集性和毒性3种效应综合值的CoMFA模型可以有效应用于PBBs分子的修饰. 设计的PBB-153衍生物分子具有较好的稳定性, 同时阻燃性与目标分子相当, 环境持久性及迁移性方面优于目标分子. 2D-QSAR模型表明, PBBs分子的偶极矩、 最负电荷及邻位Br原子数对其红外振动强度、 生物富集性和毒性单效应和综合值影响趋势一致.     

聚丙烯酸盐-丙烯酰胺水凝胶的制备及对重金属离子吸附性能的研究

以丙烯酸(AA)、丙烯酰胺(AM)为单体,K2S2O8为引发剂,N,N'-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,采用水溶液聚合法合成P(AA-AM)水凝胶,通过正交实验优化了P(AA-AM)水凝胶的制备工艺.对制备的P (AA-AM)水凝胶进行了SEM和XPS分析,探讨了P(AA-AM)水凝胶对Cu2+、pb2+、Zn2+和Cd2+的吸附等温线和吸附动力学行为,研究了P(AA-AM)水凝胶的粒径、吸附温度、pH值和重金属离子的初始浓度对P(AA-AM)水凝胶吸附性能的影响.实验结果表明,所制备的P(AA-AM)水凝胶是一种具有三维网络结构的高分子材料,其表面的氨基和羧基残基能够与重金属离子发生螯合反应.减小P(AA-AM)水凝胶粒径、增大溶液pH值、升高吸附环境温度均有利于吸附反应的进行.粒径为0.097 ～0.15 mm的P(AA-AM)水凝胶粉末,在35℃、pH=5的条件下进行吸附等温线实验,得到水凝胶对重金属Cu2+,pb2+,Zn2+和Cd2+的理论最大吸附量分别为186,588,208和403 mg/g.P(AA-AM)水凝胶对重金属离子的吸附符合准二级动力学模型(R2＞0.98),吸附等温线符合Langmuir吸附等温线(R2＞0.95).干扰离子实验和理论模拟均证明P(AA-AM)水凝胶对pb2+具有良好的吸附性.