苯并咪唑类缓蚀剂的3D-QSAR研究及分子设计

采用比较分子场分析法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析法(CoMSIA), 对苯并咪唑衍生物抗盐酸腐蚀的缓蚀性能进行了三维定量构效关系研究, 并使用留一法交叉验证手段对3D-QSAR模型的稳定性及预测能力进行了分析. 结果表明, 立体场、静电场和氢键供体场(电子给体)是影响苯并咪唑缓蚀剂缓蚀性能的主要因素; 所构建的CoMFA模型(q2=0.541, R2=0.996)和CoMSIA模型(q2=0.581, R2=0.987)均具有较好的统计学稳定性和预测能力. 基于3D-QSAR等势图设计出了几种具有较好缓蚀性能的苯并咪唑化合物, 为油气田新型缓蚀剂的研发提供了一种新思路.     

脒类KARI酶抑制剂的分子对接和3D-QSAR研究

对设计合成的20个单脒类化合物的水稻KARI酶体外抑制活性和体内除草活性进行了分子对接和三维定量构效关系研究. 前者采用AutoDock3.0方法, 研究发现化合物活性变化趋势与分子对接计算结果基本一致, 通过分析化合物9与KARI酶活性氨基酸残基结合模式发现, 残基Glu319, Asp315, Glu496, Gly253, Met254, Cys517等对氢键和静电相互作用以及疏水作用都有重要贡献; 后者研究采用比较分子力场分析(CoMFA)方法, 结果表明立体场和静电场对活性的贡献分别为67.8%和32.2%, 交叉验证系数r_cv²＝0.774, 非交叉验证r²＝0.999, F＝1593.134, 标准偏差s＝0.036, 所建立的3D-QSAR模型对化合物除草活性具有较好的预测能力. 两种方法研究结果为进一步设计合成更高活性的KARI酶抑制剂提供了指导.     

苯并嗪酮衍生物的3D-QSAR分析

苯并嗪酮衍生物是近年来发现的一类抗血小板聚集化合物, 在前人研究的基础上利用比较分子场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)对23个苯并嗪酮衍生物进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)研究. 其中CoMFA模型交叉验证系数Q2=0.703, 回归系数R2=0.994, 计算值与实验值的平均方差SEE=0.053, 统计方差比F=184.773; CoMSIA模型Q2=0.847, R2=0.992, SEE=0.058, F=171.670. 两种方法得到的模型都具有较好的预测能力. 结果表明, 标题化合物中8-位取代基R1静电效应起主要作用; 2-位取代基R2立体效应占主导作用, 但官能团大小要适中. 根据研究结果设计了六种活性较高的化合物.     

基于DFT理论的呋喃环双酰肼类似物的QSAR和3D-QSAR研究

蜕皮激素是一类重要的昆虫生长调节剂,因其结构复杂、极性基团较多,在实际应用上遇到很大困难.自从第一个与天然蜕皮激素结构不同,同样具有蜕皮激素活性的双酰肼类化合物RH5849被报道,大量的二苯基双酰肼类化合物被合成.现有的蜕皮激素类拮抗剂的QSAR和3D-QSAR研究主要集中在二苯基模型和叔丁基团上.因此,借助计算机辅助分子设计技术设计一类结构多样的酰肼类化合物是很有意义的研究.而且,现有二苯基双酰肼的QSAR研究主要采用半径验参数,我们以前的研究表明基于DFT方法选用的量化参数和合理的生物活性构象将得到更好的QSAR和3D-QSAR模型.因此,本研究中我们基于DFT方法选取量化参数,优化分子构象用于含呋喃环双酰肼类化合物(无叔丁基团)的QSAR和3D-QSAR研究.采用密度泛函方法(DFT)在B3LYP/6-31g(d,p)基组下对本课题组合成的27个含呋喃环的双酰肼类化合物进行电子结构特征及QSAR研究,得到如下所示的回归模型(1):2O6.62363.70651.28760.0162(0.0710)(0.6447)(0.3703)(0.0072)EX F aμ=+(1)n=27,q2=0.61,spress=0.43,r2=0.72,s=0.37,F=19.34方程(1)表明,靠近呋喃环的羰基氧原子的静电效应对化合物的杀虫活性有重要影响,氧原子上的加权亲电电子密度越大,化合物的杀虫活性值增大.之前的研究发现,化合物的电子极化率(α)不但与摩尔折射率相关,也与化合物的疏水性有很大的相关性.因此,方程(1)中α的系数表明化合物与受体结合时应具有适当的立体效应和疏水效应.为了验证QSAR模型的质量,基于化合物的活性分布和结构特点,我们把27个化合物随机分成训练集22个化合物和测试集5个化合物.采用和方程(1)中相同的参数,得到新的方程(2):2O6.59163.92171.28370.0187(0.0867)(0.8166)(0.4206)(0.0086)EX F aμ=++(2)n=22,q2=0.53,spress=0.50,r2=0.69,s=0.41,F=13.33采用方程(2)建立的回归模型预测测试集中的5个化合物的活性,它们的预测活性与实验活性接近,表明方程(2)有较好的预测能力,同时也表明采用相同参数的方程(1)模型也有较好的预测能力.基于DFT方法优化得到的分子构象和ESP拟合电荷也用于3D-QSAR研究中.CoMFA结果显示,模型的交叉验证系数q2为0.639,最佳主成分数为2,立体场和静电场的贡献分别为46.8%和53.2%,用于非交叉验证的相关系数r2为0.819.用此模型预测了测试集中5个化合物的预测活性,与它们的实验活性值吻合较好,表明获得的CoMFA模型是可靠的,模型中静电场的贡献为主,与我们前面QSAR研究中的结论是一致的.同样也得到了不同场组合的CoMSIA模型,基于不同场的相对贡献,选定EHA组合为最佳模型,其交叉验证系数q2为0.625,最佳主成分数为3,非交叉验证的相关系数为0.893.此模型同样预测了测试集中5个化合物的预测活性,与它们的实验活性值吻合较好.说明得到的CoMSIA模型也是合理、可靠的.此外,我们选取化合物中高活性化合物10和低活性化合物25,分别分析了CoMFA和CoMSIA场中影响它们活性的主要因素,对比发现:苯环上取代基的电负性越强,对活性越有利;苯甲酰基对位取代基的立体效应和亲水性越强,对提高活性越有利.本研究对优化、改造现有双酰肼类化合物提供理论依据,为进一步设计结构多样化的蜕皮激素类似物提供初步理论指导.     

苯并噁嗪酮衍生物的3D-QSAR分析

苯并噁嗪酮衍生物是近年来发现的一类抗血小板聚集化合物,在前人研究的基础上利用比较分子场分析(CoMFA)和比较分子相似性指数分析(CoMSIA)对23个苯并噁嗪酮衍生物进行了三维定量构效关系(3D-QSAR)研究.其中CoMFA模型交叉验证系数Q2=0.703,回归系数R2=0.994,计算值与实验值的平均方差SEE=0.053,统计方差比F=184.773;CoMSIA模型Q2=0.847,R2=0.992,SEE=0.058,F=171.670.两种方法得到的模型都具有较好的预测能力.结果表明,标题化合物中8-位取代基R1静电效应起主要作用;2-位取代基R2立体效应占主导作用,但官能团大小要适中.根据研究结果设计了六种活性较高的化合物.     

HIV-1整合酶链转移抑制剂的3D-QSAR、分子对接和分子动力学模拟研究

为了获得高活性、结构新颖的整合酶链转移(INST)抑制剂,本文采用Co MFA和Co MSIA两种方法对32个萘啶类INST抑制剂进行了三维定量构效关系研究,并建立了相关模型,其交叉验证系数分别为q~2=0. 809和q~2=0. 816,拟合验证系数分别为r~2=0. 998和r~2=0. 981,表明所建立的模型是可靠的且具有一定的预测能力。利用分子对接探讨小分子化合物与INST蛋白的相互作用模式,结果表明,萘啶类化合物主要通过疏水作用和氢键作用与INSTIs蛋白结合。最后通过分子动力学模拟进一步验证对接结果发现,对接的结合模式与分子动力学模拟得到的结果是一致的。本研究获得的综合模型和推论可以为开发有效的HIV INSTIs提供重要的理论信息。     

由3D-QSAR、分子对接和分子动力学模拟研究吲唑类化合物与PI3Kδ抑制剂的相互作用

磷酸肌醇3-激酶δ(PI3Kδ)参与慢性阻塞性肺疾病的炎性过程并且被鉴定为一个新的潜在治疗靶点。本文采用三维定量构效关系(3D-QSAR)、分子对接和分子动力学方法研究了47个吲唑类化合物与P13Kδ激酶的相互作用,并建立了相应的模型。其中,比较分子场分析(CoMFA)模型q~2=0.719,r~2=0.972;比较分子相似性指数分析(CoMSIA)模型q~2=0.649,r~2=0.983,表明所建的QSAR模型具有稳定可靠的预测能力。CoMFA和CoMSIA等势图形象地描述了不同的场效应对活性的影响,其中立体场、疏水场及氢键受体场对活性有较大的贡献。接着采用分子对接探索小分子化合物与P13Kδ的结合模式,结合模式显示吲唑类化合物主要通过氢键作用与疏水作用与P13Kδ紧密结合,并且通过分子动力学模拟进一步验证了对接结果。最后根据等势图、对接模式和分子动力学模拟获取的信息设计了8个化合物,研究表明它们均能与PI3Kδ较好结合。     

苯基吡咯类芳香化酶抑制剂的3D-QSAR及分子对接研究

用分子对接和三维全息原子场作用矢量方法对36个来曲唑类衍生物和34个阿那曲唑类衍生物与芳香化酶的作用模式进行了研究,建立了三维定量构效关系模型,并在分子水平上阐述了其结合机制.运用多元线性回归(MLR)建模,同时采用内部及外部双重验证的办法对所得模型稳定性能进行深入分析和检验.MLR建模的复相关系数(Rcum)、留一法交互校验复相关系数(QCV)和外部样本校验复相关系数(Qext)分别为0.863,0.782,0.796和0.931,0.825和0.641.预测模型具有良好的稳定性和预测能力.采用AutoDock4.2软件对药物与受体之间的结合方式进行了研究.运用这些信息能为进一步设计合成强效芳香化酶抑制剂,或筛选潜在的具有更强抑制活性的天然化合物提供帮助.     

HIV-1逆转录酶抑制剂的3D-QSAR研究及分子设计

采用Topomer Co MFA方法对24个二芳基苯胺衍生物进行三维定量构效关系研究,建立了3DQSAR模型,所得优化模型的非交叉相关系数、交互验证系数以及外部验证的复相关系数分别为0.928,0.654和0.940,结果表明该模型具有良好的稳定性和预测能力。采用分子对接技术对药物与受体的作用机制进行了研究,结果显示,药物与HIV-1逆转录酶的LYS172,GLU138,LYS101等位点作用明显。运用这些信息进行分子设计,在理论上获得了一些具有较高活性的新的二芳基苯胺类抗艾滋病药物,该QSAR的研究结果可为新药合成提供理论参考。     

一类吡唑衍生物的3D-QSAR研究

通过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),系统研究了30个2-烷基（烷硫基）-5-吡唑基-1,3,4-噁二唑（噻二? 颉⑷颍├嗷衔镆种扑疚瓶莶【锘钚缘娜酆隙抗剐Ч叵怠６杂? CoMFA,研究了不同移动步长对考虑静电场和立体场作用时构效关系的影响;对于 CoMSIA,研究了移动步长、场的组合、衰减因子α等参数变化对构效关系的影响, 发现当考虑立体场、疏水场、氢键受体场的贡献时能得到较好的结果。分别得到了 两种方法最为理想的3D-QSAR模型,所得三维等值线图为发现更高活性化合物提供 了有力的指导作用。     

家蝇与大鼠GABA受体抑制剂的药效团模型及其3D-QSAR研究

采用DISCOtech方法,用7个大鼠γ-氨基丁酸(GABA)A受体抑制剂和11个家蝇GABAA受体抑制剂分别建立了其药效团模型;用CoMFA方法建立了22个大鼠GABAA受体抑制剂和29个家蝇GABAA受体抑制剂的3D-QSAR模型,模型的交叉验证相关系数分别为0.526和0.679,验证了药效团模型的合理性,为设计更高活性和更高选择性的化合物提供了参考     

类吗啡类拮抗物的结构与抑食活性的3D-QSAR研究

用比较力场分析研究了3,4-二甲基-4-(3-羟基苯基)哌啶及其衍生物类吗啡拮抗物的结构与抑食活性的关系,考察了网格结构和探针原子的影响.结果表明,立体效应和静电作用场是描述其抑食活性和进行结构性能关系研究的最重要的结构参数.     

查耳酮类似物的抗结核分支杆菌3D-QSAR研究

采用三维原子场全息作用矢量(3D-HoVAIF)描述子对25种查耳酮类似物的化学结构与抗结核分支杆菌活性进行定量构效关系研究,建立了SMR-PLS定量构效关系模型,得到了较高的复相关系数(R2=0.777)和交互检验复相关系数(Q2=0.634).并对ClogP进行建模,效果明显,R2=0.853,Q2=0.755,说明模型具有良好的稳定性和预测能力,证明了该三维原子场全息作用矢量在分子结构表征和生物活性预测上的适用性,值得进一步推广应用.     

计算机方法确定Darunavir衍生物作为HIV-1蛋白酶抑制剂的结构决定因素与结合机制

HIV-1是地球上最可怕以及最致命的病毒之一,它是导致艾滋病的主要原因．HIV-1蛋白酶在HIV-1病毒的复制过程中承担重要角色,因此通过抑制HIV-1蛋白酶的活性从而将其作为治疗方案被认为是一种十分有效的策略．为此探究HIV-1蛋白酶抑制剂的结构决定因素而进行设计与改进成为急需解决的问题．本文建立了一个包含193个Darunavir衍生物抑制剂的数据库,在此基础上,通过使用基于配体的三维定量结构-活性关系(3D-QSAR)研究,确定了一系列关键的结构特征．此外,我们还利用分子对接进一步阐明了配体与受体之间的复杂相互作用．结果显示最优的CoMSIA模型在有效性和可预测性方面都表现出了适当的性能(Q²=0.500,R_ncv²=0.882,R_pred²=0.797)．另外,数据集中活性最高的化合物171与Asp25,Gly27,Gly48,Asp124,Asp128和Asp129形成了若干个氢键,以交叉构象稳定结合在活性空腔中．根据从最佳CoMSIA模型和分子对接中获得的信息,我们...     

CoMFA 3D-QSAR Analysis of Epothilones Based on Docking Conformation and Alignment

Epothilones belong to a class of novel microtubule stabilizing and anti-mitotic agents, which have a paclitaxel-like mechanism of action. A three-dimensional quantitative structure-activity relationship （3D-QSAR） model was built for epothilones by the method of comparative molecular field analysis （CoMFA） combined with the flexible docking technology. The docking CoMFA model gave a good cross-validated value of q2=0.784 with an optimized component of 6 and the conventional correlation coefficient of r^2=0.985. The statistical results show that the model has good ability to predict the activity of the studied compounds. At last, the docking CoMFA model was analyzed through contour maps complemented with MOLCAD-generated active site potential surface in the α,β-tubulin receptor, which can provide important information for the structure-based drug design.     

新磺酰脲类化合物除草活性的3D-QSAR分析

用比较分子力场分析 (CoMFA) 方法和比较分子相似性指数分析 (CoMSIA) 方法对所合成的新磺酰脲类化合物的除草活性进行了较为系统的3D-QSAR分析.两种方法所建立的模型对化合物的除草活性预测能力均较好,所得三维等值线图为合成高活性的化合物能提供指导作用     

二芳基三嗪类HIV-1逆转录酶抑制剂的分子对接及3D-QSAR研究

对40个二芳基三嗪类HIV-1逆转录酶抑制剂进行了分子对接研究,结果表明,2个疏水性芳香取代基团与结合口袋底部形成的疏水和范德华相互作用、三嗪环母核及其R4取代基与结合位点产生的氢键和静电作用以及R4取代基与袋口形成的空间位阻效应是影响该系列化合物活性的重要因素.根据对接优势构象进行分子叠合和比较分子相似性指数分析(C...     

含呋喃环双酰肼类衍生物的合成、杀虫活性及3D-QSAR研究

为发现新的昆虫生长调节剂,经单取代苯基呋喃甲酰氯与取代苯甲酰肼反应得到22个未见文献报道的含呋喃环双酰肼类化合物,其结构均通过了IR,1HNMR和元素分析确认.初步生测结果表明,所有目标化合物对豆蚜(Aphisfabae)均有活性,部分目标化合物表现出较好或中等的杀幼虫活性.化合物Ia,Ib和Ic在药剂浓度为0.05%时,对豆蚜的死亡抑制率分别为81.8%,58.4%和52.2%,其中化合物Ia对若蚜的蜕皮和成蚜产雌能力具有一定的抑制作用.而大部分目标化合物在药剂浓度为0.1%,0.05%和0.001%时,对3龄粘虫(Mythimna separate)、棉红蜘蛛(Tetranchus urticae)和尖音淡色库蚊(Culex pipiens pallens)幼虫杀虫活性不明显.采用比较分子力场分析(CoMFA)方法,对22个化合物的杀蚜虫活性进行三维定量构效关系(3D-QSAR)研究.在CoMFA研究中,考察了不同力场和电荷下网格点步长对统计结果的影响.建立了三维定量构效关系CoMFA模型(q2=0.518,r2=0.936).CoMFA模型的立体场、静电场三维等值线图不仅直观地解释了结构与活性的关系,而且为后续优化该系列化合物提供了理论依据.     

紫杉醇衍生物的三维定量构效关系研究

利用比较分子力场分析(CoMFA)方法对98个紫杉醇衍生物的三维定量构效关系(3D-QSAR)进行了分析,发现影响其活性的立体能与静电能之比为61.6/38.4.进一步分析表明,C-13侧链基团的改变对其活性影响较大,尤其是2'-OH对保持活性是至关重要的;而母环其它位置取代基的改变对活性影响较小.该模型交叉验证r_cv²=0.714,非交叉验证r₂=0.901;以此模型对验证组10个化合物活性进行预测,r_pred²=0.812,表明模型具有很好的预测能力,对紫杉醇的改性或新类似物的合成具有指导意义.     

用原子序数连接性指数研究烷基衍生物的标准生成焓

通过对杂原子染色给出每个非氢原子的序数（fi)，它对分子中非氢原子实现 唯一性表征。基于邻接矩阵和fi建立析的连接性指数（^mF），其中^1F对烷烃的其 衍生物具有良好的结构选择性，拟合42种烷基衍生物的标准生成焓（△fHm^θ)与 ^1F的直线与曲线方程为：-△fHm^θ=-131.98+101.76^1F,r=0.9884,-△fHm^θ=- 24.55+27.34^1F^1.75,r=0.9956。相关性明显优于文献报道的研究结果（其r为0. 2930)。