一个新的分子拓扑指数

通过将键参数和量子数引入原子点价,重新定义原子点价δiY,认为分子中某一原子的δiY与该原子的杨氏电负性力标、价电子数、成键电子数及最外层主量子数有关.由此提出新的分子拓扑指数mXY.并用一级指数1XY与饱和烷烃的沸点、液体热容、气体热容、蒸发热、临界温度、临界压力,卤代苯的辛醇/水分配系数,烷氧氯硅烷的气相色谱保留指数、含氮杂环化合物的毒性,碱金属卤化物的晶格焓与F心能带,卤化锡的119Sn Mossbauer等性质/活性进行相关关系的研究.结果表明,1XY与有机物和无机物的性质/活性间具有广泛良好的相关性.     

电拓扑状态指数在有机污染物理化性质和毒理学性质预测中的应用

电拓扑状态指数既表征了各原子在分子中的拓扑信息,也描述了分子中所有原子之间的电性关系.本文概述了电拓扑状态指数的原理和特点,描述了电拓扑状态指数在预测有机污染物理化性质及毒理学性质中的应用.对建立的定量构效关系/定量结构性质关系(QSAR/QSPR)模型的分析表明,有机污染物的沸点、色谱保留指数、溶解度等理化性质以及生物毒性、生物降解性与电拓扑状态指数均具有良好的相关性.     

晶格能的键参数拓扑指数关联

拓扑指数或分子连通性指数法在研究有机化合物结构与性能关系方面,已作了大量工作,并得到了广泛的应用。拓扑指数只与分子的几何结构有关,而不考虑原子的性质;键参数法虽然研究无机化合物结构与性能方面已获得了巨大的成功,但键参数法只考虑原子的性质,而不考虑分子的几何结构,使它们的应用受到了一定的限制。Berysz,张宏光和辛厚文等在将键参数和拓扑指数结合起来方面和了有益的尝试。本文提出了一种将分子的几何结构与组成分子的原子性质较好结合起来的键参数拓扑指数。     

拓扑量子方法及其在含C＝O和N＝O化合物性能估算中的应用

综合量子化学与拓扑化学知识, 提出了构建Y＝O (Y表示C, N)键拓扑量子键邻接矩阵的方法. 利用该矩阵特征根和量子化学原理, 计算了表征分子轨道能量、原子电荷和键级等的拓扑量子参数. 将这些参数对含C＝O, N＝O基团的有机分子的紫外吸收能量、红外伸缩振动频率和醛酮C＝O上的亲核加成反应速率等性质进行定量结构-性质相关, 得到的模型均具有良好的估算能力.     

取代脂环烃物理化学性质的拓扑化学研究

为了探讨有机化合物的分子结构与理化性质的关系,作者在以前的工作基础上,基于一阶分子连通性拓扑指数构建了一个信息拓扑指数.将拓扑指数与取代脂环烃系列分子的气态标准生成热、气态标准熵、气态标准生成自由能、沸点、临界温度、临界压力、临界体积、汽化热、密度、热容及表面张力等十一种热力学性质及物理化学性质相关联,用一个通用公式对各类性质进行概括,然后用已有的实验数据与拓扑指数进行回归分析,得到一系列计算各性质的经验公式.回归结果发现,分子的理化性质与拓扑指数有较好的相关性,有5类性质的复相关系数大于0.99.用经验公式对各类性质进行重新计算,其结果与实验值比较符合,用实验值对计算值作图,发现各数据点紧靠对角线,说明误差较小.残差分布呈正态分布.     

顺反异构键参数拓扑指数及其在相关顺反异构分子性质中的应用

顺反异构键参数拓扑指数及其在相关顺反异构分子性质中的应用张宏光，辛厚文（中国科技大学近代化学系，合肥２３００２６）关键词：顺反异构分子，键参数拓扑指数分子的拓扑指数是近几十年来发展起来的一种重要的分子图不变量。自１９４７年Ｗｉｎｎｅｒ提出第一个分子拓...     

MOLMAP指数及其在变异性预测中的应用

分子映射(MOLMAP)指数是以分子的化学键描述符为基础,通过Kohonen自组织映射依据一定的算法而衍生.化学键描述符是由化学键的物理化学性质,如两端原子的电荷差和拓扑性质,键连杂原子数量等所组成.本文将分子映射指数应用于4075个有机物质(Ames实验结果:2305个结构有诱变性,1770个结构无诱变性)的变异性预测.通过随机森林,分别采用三种类型的指数建立模型:(1)采用不同维数的分子映射指数;(2)采用全局分子描述符;(3)将分子映射指数与全局分子描述符相结合.整个数据集的集外(out-of-bag)交叉验证的正确预测率达到85.4%.为了检验模型的稳定性,采用所建模型预测源于另一数据库的472个化合物,正确预测率为86.7%,与此前的研究相比,两个预测结果均有所提高.     

新的价键指数用于甲酰胺类似物活性的理论研究

甲酰胺类化合物是重要的药物化学中间体,也是很多生物活性化合物的重要组成部分,被广泛应用于医药和农药等生产行业.为了研究4-羟氨基-α-吡喃酮甲酰胺类似物活性与其分子结构的定量构效关系,根据分子中原子的特性和连接性,提出了一种新的分子结构指数——价键指数B,并计算了42个4-羟氨基-α-吡喃酮甲酰胺类似物的电性距离矢量,筛选其中M₁₄,M₇₇和M₇₈作为理论结构描述符,将其与价键指数B结合,与4-羟氨基-α-吡喃酮甲酰胺类似物活性进行回归分析,将4种参数作为神经网络法的输入层参数,采用4-4-1的神经网络结构,构建了一种相关性良好的预测生物活性的神经网络模型,模型的总相关系数R_t为0.942.预测的活性值与其实验值(pEC₅₀)的相对平均误差仅为1.26%.利用该神经网络模型设计了10种新的活性大的4-羟氨基-α-吡喃酮甲酰胺类似物分子,并计算得到活性预测值.结果表明,4-羟氨基-α-吡喃酮甲酰胺类似物生物活性与价键指数、电性距离矢量具有良好的非线性关系.     

改进的分子连接性方法

通过用Mulliken键级来加权分子连接性指数中的点价,使分子轨道理论与分子连接性指数有机地结合起来,将分子连接性指数改进成为一种量子拓扑指数。对比发现,分子连接性指数的点价与Mulliken键级具有相近的物理意义,而Mulliken键级更具有独特的优越性。利用改进的分子连接性指数对几种具有代表性的烃类与其体积、疏水常数以及热力学性质进行了关联,得到了满意的结果。     

扩展的距离矩阵指数W~*及其应用研究

重新定义了距离矩阵及距离矩阵拓扑指数W~*，该定义考虑分子中每一原子的 性质和成键情况以及分子中每一原子与所有其它原子的结合情况。拓扑指数W~*对 于饱和碳氢体系可还原为Wiener的距离矩阵指数W，同时，W~*还可一般地应用于含 多重键及杂质原子的有机体系和无机体系。本研究用W~*相关的卤代甲烷标准生成 焓、SiX_n（X = F，Cl，Br，I，n = 1～4）体系的标准生成焓，相关系数均在0. 99以上，置信度大于99.9%。并用W~*研究了含苯环的碳氢体系气相色谱保留指数， 含氧原子的醛酮体系的标准生成焓以及卤代苯体系的辛醇/水分配系数。对饱和碳 氢体，W为W~*的特殊形式。     

Novel topological index for research on structure-property relationships of complex organic compounds

Based on bonding parameters such as Yang's Electronegative Force Gauge Y(i), electronic number of valence layer Z(i), number of combined hydrogen atoms h(i), number of bonding electron b(i), and quantum number such as the highest main quantum number of valence layer n(i), a novel atomic valence delta(i) (Y) is defined and a novel topological index (1)chi(Y) is derived from the atomic valence. The atomic valence is defined as delta(i) (Y) = (Z(i) - h(i))b(i)/n(i) (2)Y(i), while the topological index is expressed as (1)chi(Y) summation operator (i,j=1) (m) (delta(i) (Y)delta(j) (Y))(-1/2). Subsequently, the index (1)chi(Y) is utilized to study the structure-property relationships of complex organic compounds. The results of correlativity showed that the index is highly and extensively correlated with such properties as solubility of phenyl chlorides, gas chromatographic retention index of alkoxyl silanes, and toxicity of heterocyclic nitrogen-containing compounds. Moreover, predicted values are quite consistent with experimental ones when the index is employed to predict the partition coefficient (log P) of fatty alcohols, phenyl chlorides, and barbitals. Compared to the topological indices reported in the literature, the universality and reliability of (1)chi(Y) to the properties of complex organic compounds have been distinctively improved, and its calculating process is simple and convenient.     

一个新的量子拓扑指数及其对镧系元素理化性质的预测

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上，基于拓扑化学原理以及原子价壳层电子量子结构特征，构建了原子价壳层电子量子拓扑指数QTI，它对基态原子实现唯一性表征，具有优良的结构选择性。用QTI指数与镧系元素的16种物理化学性质按数学模型P=aQTI+b进行关联。结果表明，QTI不仅与镧系元素的16种理化性质具有良好的相关性，而且较其他文献所报道的研究工作物理意义更明确，方法更简单。     

价电子轨道能量拓扑指数mZ及其应用

受Randic分子连接性拓扑指数^mZ的启发,本文构建了价电子轨道能量拓扑指数^mZ。用^mZ的0、1阶指数分别与无机氢化物的pKa1值、20种碱金属卤化物的晶格能U、生成焓△rHm、水化能△rG^0m和气态碱金属卤化物核间距R0关联,拟合的回归方程的相关系(指)数,满足优级或良级标准。预测取得较好的结果。     

Modification of the Wiener index 4

A novel topological index W(F) is defined by the matrices X, W, and L as W(F) = XWL. Where L is a column vector expressing the characteristic of vertices in the molecule; X is a row vector expressing the bonding characteristics between adjacent atoms; W is a reciprocal distance matrix. The topological index W(F), based on the distance-related matrix of a molecular graph, is used to code the structural environment of each atom type in a molecular graph. The good QSPR/QSAR models have been obtained for the properties such as standard formation enthalpy of inorganic compounds and methyl halides, retention indices of gas chromatography of multiple bond-containing hydrocarbons, aqueous solubility, and octanol/water partition of benzene halides. These models indicate that the idea of using multiple matrices to define the modified Wiener index is valid and successful.     

分子价连接性指数中杂原子价点价计算新方法及应用

对分子价连接性指数中杂原子点价δ^v~i的计算方法进行了改进,提出了一种计算杂原子价点价δ^h~i的新方法,认为分子中某一杂原子i的价点价δ^h~i值不仅与它的价层电子数Z~i、最高主量子数n~i以及结合的氢原子数目h~i有关,还与它所在的族烽N~i、陷氢图中连接的其他原子的数目m~i以及杂化方式L~p有关。杂原子i的δ^h~i值与原子i的Pauling电负性具有相近的物理意义。用由δ^h~i构成的分子价连接性指数^nχ^h(n=0,1,2)研究了取代芳烃和烃衍生物的物理化学性质和生物活性,结果表明,^1χ^h比^1χ^v有显著的改善,计算值与实验值接近的程度更高。     

烃及其衍生物气相色谱保留指数的定量结构相关性研究

在分子拓扑理论的基础上,定义了原子的价点价δYi,由δYi构建了一个能表征含多重键、杂原子化合物的结构信息价连接性拓扑指数mZY(m=0,1,…,n).发现1ZY与烃及其衍生物的气相色谱保留指数IR有良好的相关性.与其他的指数相比较,新指数的相关性优秀,且新方法还具有计算简单,物理意义明确等优点.对新模型采用Jackknife法予以检验,具有总体稳健性.     

键连接性指数的建构及其在有机体系中的应用研究

以化学键为基础建构了键连接性指数及分子键连接性指数，该指数同时考虑顶 点原子的化学特征及键的性质．对于任意化学键，键连接性指数Si＝1+△I/R·[（ Z1-h1)m2/n1+(Z2-h2)m1/n2]，分子键连接性指数S为∑i=1^m√Si或∑i=1^m1/√ Si，其中，Z1，Z2为化学键键连原子的价电子数；n1，n2成键原子的价层最高主量 子数；m1，m2为成键原子的氧化数；h1，h2为与成键原子相连的氢原子个数；△I 为成键原子的电负性差(△I≥0)；R为化学键的相对键长．与以顶点为基础的价连 接性指数不同，该指数不仅能方便而有效地应用于饱和碳氢体系亦能有效地应用于 含多重键的不饱和体系及含杂原子的有机体系．研究了饱和碳氢体系标准生成焓， 不饱和碳氢体系和酮、醚、酯体系在水中的溶解度和辛醇/水分配系数，卤代甲烷 体系的标准生成焓，卤代苯体系辛醇/水分配系数，均取得比较满意的结果。     

原子价壳层电子量子拓扑指数与元素电负性的关系

在基态原子价壳层电子隐核图的基础上, 基于拓扑化学原理以及原子价壳层电子结构特征, 构建了原子价壳层电子量子拓扑指数(AEI), 它对基态原子实现唯一性表征, 结合原子价壳层电子平均化能(∑n_iE_i/∑n_i)等参数, 建立了一套新的元素电负性标度: X_N＝－0.588710AEI₁＋0.761214AEI₂＋0.154982(∑n_iE_i/∑n_i)－0.080929. 该式给出了周期表中氢至镅共95种元素的电负性, 结果表明新电负性标度X_N与Pauling电负性标度颇为一致. 进一步从原子价轨道量子拓扑指数确定了sp, sp², sp³杂化轨道的电负性. 新标度在元素和物质的结构-性质研究中具有一定的适用性.     

QSAR结合人工神经网络预测取代氯苯酚生物毒性

取代氯苯酚类化合物是有机化学工业中必不可少的重要原料,现已有邻氯苯酚等4种酚类化合物被美国环保局定为优先控制的有机污染物[1].对此,国内外有关专家对取代氯苯酚的生物毒性进行了广泛研究,但都没有得到有效的构效关系[2-3 ].因此,通过建立取代氯苯酚生物毒性与分子结构间的定量关系,对于预测其生物毒性有着实际的意义.