定量构效关系研究进展

本文综述了定量构效关系及化学模式识别的研究与进展。     

核因子κB活性抑制剂定量构效关系

The electronic structures, geometric structures and some molecular properties (generalized structural indexes) of quinazoline derivatives were computed by using density functional theory and molecular mechanism methods to investigate the quantitative structure-activity relationship (QSAR) of the inhibitory activity toward the nuclear factor kappa B. Via a stepwise regression analysis, some main factors affecting the activity of the compounds were factored out, and then the QSAR equation was effectively established. It was found that the hydrophobic parameter of the substituent on ring D is the main factor affecting the inhibitory activity of the compound. The analysis indicated, the larger the hydrophobic parameter, the higher the inhibitory activity of the compound. In addition, the net charge of the first atom and the stereoscopic parameter (MR1) of the substituent R1 on A-ring as well as the net charge of C3 are closely correlated with the inhibitory activity of the compound. In order to test the predicted results of the QSAR equation, we adopted the “leave one out” cross-validation , and found that the calculated coefficient q2 was rather high and the predicted results were both accurate and reliable. Such facts show that the obtained equation has great predictive ability. The above results can offer an important theoretical guide in the search for new quinazoline derivatives with higher inhibitory activity, and in an analysis of their action mechanisms. It is noteworthy that this scheme would be very advantageous in factoring out precursors with excellent inhibitory activity via the computer ADDIT molecule-design, since all parameters in the QSAR equation are computable and controllable.     

含羧基席夫碱抑菌活性定量构效关系研究

利用最小抑菌浓度(MIC)测定方法对6种含羧基席夫碱的抑菌(主要为大肠杆菌)活性进行了研究。采用密度泛函理论方法 B3LYP/6-31G*基组对6种含羧基席夫碱的抑菌活性进行了计算。结果表明,邻氧乙酸苯甲醛缩氨基酸类席夫碱分子的C N键级越弱,N13上电子云密度越大,HOMO与LUMO之间的能量差(△E)越小,抑菌活性越好,抑菌活性部位主要在C N、—COOH和CH3O—上。丙酮酸缩吡啶甲酰腙类席夫碱分子的C N键级越弱,N6、N8、N10、O15、O14上电子云密度越大,HOMO与LUMO之间的能量差(△E)越小,抑菌活性越好,抑菌活性部位主要在C O、吡啶环和C N上。采用逐步法进行多元线性回归分析,得到线性方程为lg(1/MIC)=2.634-18.08△E-0.006α-3.229 BO C N(n=6,R=0.887,Se=0.237),计算值和实验值基本一致。     

取代喹啉类化合物抗菌活性的定量构效关系及分子设计

采用密度泛函理论(DFT)和逐步回归分析法对15种新合成的取代喹啉类化合物进行了定量构效关系(QSAR)研究. 在B3LYP/6-31G(d,p)水平上计算了取代喹啉的量子化学参数, 通过逐步多元回归分析筛选出影响抗菌活性的主要因素, 建立了定量构效关系方程, 并用留一法交叉分析了模型的稳定性及预测能力. 结果表明, C5的亲核电子密度fNC5及C9-N1的键级BC9-N1是影响喹啉类化合物抗金黄色葡萄球菌活性的主要因素, 所得模型对该类化合物抗菌活性有较好的预测效果. 同时基于QSAR研究结果设计了4个活性较高的新喹啉衍生物.     

后叶催产素的定量构效关系研究

基于氨基酸物化性质的描述子矢量VHSE, 对21个后叶催产素类似物进行结构表征. 经逐步回归与偏最小二乘相结合的变量筛选技术, 根据模型的外部预测结果, 筛选得到一个最优的9变量组合. 应用该变量组合对21个后叶催产素类似物的促宫缩活性进行偏最小二乘建模, 模型复相关系数R2为92.6%, 留一法和留组法交互验证Q2分别为78.3%和79.4%. 结果表明, 后叶催产素的促宫缩活性主要与第3号氨基酸残基的疏水性、立体结构和电性性质以及第8号氨基酸残基的电性特征密切相关.     

含氟新农药的构效关系研究Ⅱ.三维定量构效关系分析

为了能更深入地认识含氟新化合物作为农药的生物活性和其结构间的关系,建立有意义的药物-受体作用模型,寻找同类化合物的药效团,对合成的含氟化合物在经典QSAR方法研究的基础上,又进一步运用DISCO,CoMFA和Leapfrog方法研究了它们的三维构效关系.首先根据化学结构,将分子进行了分类,然后再分别进行CoMFA计算,根据第I类分子的CoMFA结果,我们进行了含氯化合物的全新设计.根据各类中较好的构效关系模型,我们进行了分子的改造,预测了它们的活性.     

苯甲酰胺类化合物的结构/活性的定量构效关系研究

用分子连接性指数及比较分子力场分析分别研究了苯甲酰胺类化合物的结构与抗炎活性的关系，结果表明，三维空间上立体效应是描述该类化合物的抗炎活性和进行结构与性能关系研究的最重要的结构参数。     

具有除草活性的大环内酯类衍生物的定量构效关系

研究了一系列结构新颖的具有除草活性的大环内酯衍生物的定量构效关系(QSAR). 构建的比较分子力场分析(CoMFA)、比较分子近似指数分析(CoMSIA)和全息定量构效关系(HQSAR)分子模型的交叉验证系数r2cv均大于0.5, 非交叉验证系数r2都超过0.8, 表明获取的QSAR模型具有可信的预测能力. 对CoMFA、CoMSIA模型的三维(3D)等势图分析, 发现除了立体场和静电场外, 疏水场和氢键受体场也是影响大环内酯类化合物除草活性的重要因素. 构建的HQSAR模型的原子贡献图提示的结构改造信息与三维QSAR的结果基本一致. 利用CoMFA、CoMSIA模型提供的信息,对目前已合成的活性最高化合物B1-3进行分子结构改造, 预测结果发现部分化合物可能具有更好的除草活性.     

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.     

儿茶素抗氧化活性的构效关系

儿茶素(catechins)分为酯型儿茶素(EGCG和ECG)和游离型儿茶素(EC和EGC)。酯型儿茶素的抗氧化活性比游离型儿茶素的强[1]。儿茶素类化合物的基本结构均为α 连(或邻)苯酚基苯并吡喃。由于儿茶素分子具有α 连(或邻)苯酚基结构,使它们具有强抗氧化的特性[2]。深入研究儿茶素类抗氧化的构效关系,对天然抗氧化剂的筛选具有重要意义。1　方法　　选用EGCG、ECG、EGC、EC作为模型分子。这四种分子中A环的5 、7 位均带酚羟基,不同的是在C环的2 位带邻苯酚基或连苯三酚基,3 位上带羟基或没食子酸结构。分子的原子编号及结构式见图1,…     

哥纳三醇类似物抗A2780肿瘤细胞活性及三维定量构效关系研究

以合成的54个哥纳三醇类似物为研究对象, 测试了其体外抑制肿瘤A2780细胞株的活性, 对其中的37个化合物用比较分子力场(CoMFA)研究了哥纳三醇类似物结构与抑制A2780肿瘤细胞活性的三维定量构效关系, 提出了对哥纳香醇甲结构改造的方法, 对寻找更好活性的化合物有重要的指导意义     

蒲公英黄酮抗氧化活性的构效关系分析

蒲公英作为传统的中药材,具有抗氧化、抗肿瘤、抗菌、抗炎等多种药用价值。黄酮是蒲公英发挥抗氧化作用的重要活性成分。蒲公英黄酮抗氧化性能的实验研究备受关注,然而从分子水平对蒲公英黄酮结构与抗氧化活性之间的内在关系缺乏系统的研究。本文借助于密度泛函理论,针对蒲公英中5种重要的黄酮化合物(槲皮素、芦丁、木犀草素、芹菜素、香叶木素),通过优化结构参数、捕获DPPH自由基的热力学能量分析,NBO电荷分布、半醌自由基的自旋密度分析等方面深入探讨了蒲公英黄酮化合物抗氧化活性的构效关系及内在规律。结果表明：5种蒲公英黄酮化合物抗氧化活性为芦丁>槲皮素>木犀草素>>香叶木素>芹菜素,酚羟基的位置是影响蒲公英黄酮抗氧化活性差异的主要因素。蒲公英黄酮不同位点抗氧化活性的高低与其酚羟基上H原子的电荷分布、黄酮自由基的稳定性成正比关系,自由基单电子的离域程度和分子内氢键的稳定化作用共同决定了B环4’-OH是蒲公英黄酮的关键活性位点。     

皂甙的三维定量构效关系研究

针对目标分子柔性大的特点,在比较分子场分析(CoMFA)方法中采用交叉验证相关系数平方R^2引导的构象选择法。对12个皂甙分子的生物活性进行了三维定量构效关系研究。探讨了几种探针对构效关系结果的影响,并选择了一种较合理的“复合”探针方案。应用该复合探针构建CoMFA模型,发现影响药效的立体场与静电场的贡献分别为40%和40%,其它能量项的贡献为20%。该模型交叉验证的相关系数平方R^2为0.653,非交叉验证的R^2为0.991,方差比F(4,7)值130.195(即置信度99%以上),活性预计的标准偏差与极差比(s/△γ)为4.2%,表明模型具有较好的预测能力。根据该模型,预计在指定位置添加位阻较大的基团活性值提高将会比较明显。     

二氢吡啶类化合物的三维定量构效关系

通过分子力学和量子化学计算,得出两种二氢吡啶衍生物的低能构象,再应用比较分子力场分析方法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析方法(CoMSIA)分别对两种构象的43个二氢吡啶衍生物进行3D-QSAR研究. 计算结果表明,用两种方法建立的两种构象的构效关系模型均有较好的预测能力.通过分析CoMFA和CoMSIA的系数等势图,直观地了解二氢吡啶衍生物的结构对生物活性的影响,为进一步设计高活性的二氢吡啶衍生物提供一定的理论依据.     

一组新氨基酸描述子用于肽定量构效关系研究

用主成分分析从20种天然氨基酸0D～3D结构信息中收集到的共1369个描述子变量得到了一组新氨基酸描述子(SZOTT), 将其用于血管紧张素转化酶抑制剂和苦味二肽结构表征并以偏最小二乘法建立定量构效关系模型, 得复相关系数R_CU²分别为0.894和0.908, 留一法交互检验的复相关系数R_CV²分别为0.828和0.736, 估计均方根误差RMS分别为0.331和0.195. 研究结果表明, SZOTT描述子含信息量大, 操作简便, 结构表达能力强, 有望在多肽定量构效关系研究中得到进一步推广.     

新型黄烷酮类衍生物的合成、杀菌活性及定量构效关系研究

设计合成了14个含不同性质取代基的黄烷酮类化合物,并采用核磁共振氢波谱、质谱和元素分析对所有化合物的结构进行了表征.在系统测定化合物对水稻稻瘟病抑制活性的IC₅₀值的基础上,采用Hansch-Fujita方法和CoMFA方法对其定量结构活性关系进行了系统研究,结果发现,化合物的疏水性质、极化效应以及最高空轨道能级对杀菌活性有重要影响,化合物的疏水参数越小,分子越容易极化,则化合物的杀菌活性越高.此外,最高空轨道能级越低,化合物越容易接受电子,其杀菌活性也相应提高.通过考察∑π、clgP以及lgK与化合物杀菌活性的相关性,发现lgK能较好地反映该类化合物的疏水效应.三维定量构效关系研究表明,B环2,3,4位上含有较大体积的取代基,而6位含较小体积的取代基,有利于提高其杀菌活性.     

13位取代苦参碱衍生物抗癌活性的定量构效关系研究

采用密度泛函理论B3LYP方法计算了13个13位取代苦参碱衍生物的电子结构,研究了化合物结构与抑制人肝癌细胞HepG2抗癌活性的定量构效关系(QSAR).结果表明:(1)13位取代的苦参碱类衍生物的最低空轨道能ELUMO越低,最低空轨道与最高占据轨道的能隙ΔE越小,化合物抗癌活性越高;(2)分子的能量Etotal、面积S以及体积V越大,其极化度P越大,活性越大;(3)分子的油水分配系数logP越大,活性越大,即分子的疏水性增大活性增强.综合得到了显著性较好的QSAR方程:-lgIC50=97.008-11.759ΔE+818.602QC2-2.132×10-4Etotal,可用于预测该类衍生物抑制人肝癌细胞HepG2的活性并进行分子设计.     

五味子素类抑制HIV活性的三维定量构效关系研究

建立了五味子活性成分木脂素类和联苯类化合物抑制HIV活性的三维定量构效 方程。采用联苯环原子和苯环质心两种叠合方式，并区分联苯化合物的不同构型， 共建立了四类CoMSIA模型，其中训练集中联苯类为S构型并叠合联苯环原子建立的 CoMSIA模型相关性最好，交叉验证相关系数q~2为0.71，非交叉验证相关系数r~2 = 0.99，标准偏差SE = 0.051, F = 1000.6。CoMSIA方法采用Gaussian函数计算 场能，并在CoMFA方法的立体和静电场基础上加入疏水场，PLS分析结果更为准确。 该模型三维等势图证实了某些结构和活性规律，如联苯基共面性越好，活性越高， 同时给出了苯环上取代基的体积、电性和疏水性要求，为该类化合物的结构改造提 供了依据。     

多维定量构效关系及药物分子设计研究进展

本文介绍并综述超分子化学，多维定量构效关系及药物分子设计的发展概况与研究进展，为新药创制和医药工业提供了有用信息。     

寡肽结构参数化及定量构效关系研究

从肽链的一级结构出发,基于分子中原子间距离及各原子的电负性,构建了能描述二肽与多肽分子的结构参数分子电负性边数矢量,简称分子电边矢量。据此,对58个血管紧张素转化酶抑制剂(二肽)及48个苦味二肽已知活性进行了定量结构活性相关研究,为考察分子电边矢量的实用性,还对血管舒缓激肽增效剂(五肽)已知活性进行了研究。结果表明：与其它表达方法相比,本研究的分子电边矢量具有计算简便,活性相关性好的特点,可望在生物分子的结构表征及活性预测方面有所作为。