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.     

对二甲苯分子结构和红外光谱的DFT研究

用密度泛函理论(DFT)-BLYP方法在6-31G*基组水平上结合Onsager模型对液态对二甲苯的几何构型进行了全优化,同时对其振动光谱进行了计算.在Gaussian View3.08程序上对其红外光谱进行了归属,并将计算所得的对二甲苯的红外频率与Sadtler标准红外光谱进行了比较.对Onsager模型的适用性进行了讨论,结果发现,该模型为液态对二甲苯的最稳定构型.     

定位拓扑指数与多氯联苯溶解度、分配系数的定量关系

通过定义并计算多氯联苯（PCBs）及其原子的特征值，采用分子图形学技术获得了定位拓扑指数和基团对应指数．基于多元回归方法构建了对PCBs溶解度和正辛醇／水分配系数进行估算的定量结构-活性相关关系，得到了二元回归方程，估算的平均误差分别为0．12和0．34．利用方程对另外7个PCBs分子的溶解度和正辛醇／水分配系数进行预测，预测值和实验值的一致性令人满意．     

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.     

硫尿嘧啶特征振动的密度泛函理论分析

采用密度泛函理论的B3LYP交换关联能泛函,在6-311+G(2df,2p)基组水平上,对尿嘧啶及硫尿嘧啶分子进行优化计算,发现硫尿嘧啶两个互变异构体中,硫取代7位置氧(U7S)的总能量为-20080.0636eV,硫取代3位置氧(U3S)的总能量为-20079.9896eV,U7S的总能量较小,较为稳定.在同样基组水平上对这些分子进行振动频率分析,发现尿嘧啶分子C—O健伸缩振动频率约为1770cm-1,而形成硫尿嘧啶时,与之相对应的S—O键伸缩振动频率约为1160cm-1,发生了约600cm-1的红移,且红外活性减弱.对应于该振动模式的力常数从16N·cm-1降低至3N·cm-1,折合质量由8amu降至3.8amu,力常数的减弱是产生这一振动红移的主要原因.     

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.     

1-取代-2-羟氨苯并咪唑衍生物的密度泛函理论计算

1-取代-2-羟氨苯并咪唑类化合物是1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物氧化代谢产生的具有强毒性的不稳定中间体.本文运用密度泛函理论（DFT）量子化学方法,计算得到了8种1-取代-2-羟氨苯并咪唑衍生物的电子结构性质.结果表明,取代基团的引入使咪唑环上C-N键长发生明显改变,N原子上负电荷减少;取代基团的引入对偶极矩、垂直电离势、垂直电子亲合能、化学势、电负性和亲电性等都有较为显著的影响,这些电子结构性质与化合物的毒性息息相关.通过计算得到了吸收光谱数据,取代基团的引入使垂直激发能变大,谐振子强度明显减小,最大吸收波长发生蓝移.量子化学结果为1-取代-2-氨基苯并咪唑衍生物的氧化代谢实验研究和毒性机理揭示提供重要信息.     

鸟嘌呤质子互变反应机理的DFT研究

在密度泛函B3LYP/6-311G++**理论水平上,对气相和水相鸟嘌呤的两种形式(烯醇式与酮式)之间的质子转移(Path A:分子内和Path B:水助质子转移)互变异构体及其过渡态进行了几何构型全自由度优化,获得它们在气相和水相中的几何结构和电子结构,将PCM(极化连续介质模型)反应场溶剂模型用于水相计算.结果显示,在气相和水相中,烯醇式的稳定性大于酮式.Path A的过渡态结构为平面四元环,而Path B的过渡态结构为平面六元环;Path B所需活化能较低,约为Path A所需活化能的1/2.     

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.     

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.     

邻二甲苯分子结构和红外光谱的DFT研究

用 Onsager 模型和密度泛函B3LYP方法在6-31G^＊基组水平上对邻二甲苯分子的几何构型进行了全优化，计算了最优构型的红外光谱．将计算所得的邻二甲苯的红外频率与其Sadtler标准红外光谱进行了比较，确定了邻二甲苯的分子结构，并对红外光谱进行了归属．同时，对 Onsager 模型的适用性进行了讨论，进而得出了 Onsager 模型适于研究纯液态的邻二甲苯分子结构和红外光谱的结论．     

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.     

气相赖氨酸分子手性转变机制的理论研究

赖氨酸的S型和R型两种手性对映体有着不同的功能特性,本文基于密度泛函理论(DFT)的B3LYP/6-311++g(d,p)水平上的计算,对气相赖氨酸分子的手性转变过程进行研究.通过寻找反应过程中过渡态和中间体等极值点的结构,绘制了赖氨酸分子手性转变路径上完整的反应势能面.结果表明:赖氨酸分子完成从S型向R型的手性转变要经过5个过渡态和4个中间体.首先是实现氢原子在羧基内的转移,能垒为148.3kJ·mol-1;而后是手性碳上的氢原子迁移至羰基氧上,能垒为318.9kJ·mol-1,是整个反应过程的最大能垒;最后羰基的氢原子转移至手性碳原子的另一侧,实现S型到R型的手性转变.     

3-(CHO/COF)-吲唑水助质子转移的反应机理

在密度泛函(DFT)B3LYP/6-311++G**理论水平上,全自由度优化气相和水相中3-(CHO/COF)-吲唑两种反应途径(Path A:分子内质子迁移;Path B:水助质子迁移)质子迁移的各异构体的几何构型,得其气相和水相中的几何结构和电子结构,并将PCM(极化连续介质模型)反应场溶剂模型用于水相计算.在气相和水相中,3-(CHO/COF)-吲唑的N1-H形式比N2-H形式稳定.进一步研究3-(CHO/COF)-吲唑质子迁移的反应机理.研究结果显示:不同的3C取代基对反应物、产物及过渡态的分子几何构型影响不大,但是不同构象的3C取代基对反应物、产物的几何结构和质子迁移的热力学参数有较大影响;溶剂化效应和氢键的形成对质子转移反应的热力学参数有很大影响;Path B所需的活化能较低,约为Path A途径的一半.