基于分子表面静电势参数研究多环芳烃化合物的定量结构-性质关系

对一系列多环芳烃分子进行了HF/6-31G^*水平上的结构优化,在优化结构上进行了分子静电势及其导出参数的计算.运用多元线性回归方法对多环芳烃的沸点、色谱保留指数、水溶性、正辛醇/水分配系数、正辛醇/空气分配系数、土壤吸附性、亨利系数以及生物富集因子等理化性质与分子的结构参数进行了关联.结果表明:分子空间和表面最负的静电势(V_min和V_s,min)、分子表面正的静电势和负的静电势的求和(∑V_s⁺和∑V_s^-)、表面静电势的平衡参数(ν)加上分子的体积可以很好地用于表达多环芳烃分子理化性质与其分子结构间的定量关系.     

多氯联苯的定量结构－性质(活性)关系

多氯联苯(PCBs)是一类重要的持久性环境污染物.首先对所有209个PCB分子进行了HF/6-31G*水平上的结构优化, 在优化结构上获得了分子的表面静电势分布, 并在此基础上对其统计导出的参数进行了计算．其后, 运用多元线性回归方法对PCBs的水溶性、正辛醇/水分配系数、正辛醇/空气分配系数、土壤吸附性、水溶液活度系数、298 K超冷流体蒸汽压、总分子表面积、色谱保留指数、升华焓、蒸发焓、熔融焓、PCB结合芳烃受体活性数据、生物降解度以及生物降解速率参数等理化性质和生物活性与分子的结构参数进行了关联．结果表明:分子静电势参数结合分子表面积和常规的量子化学参数可以很好地用于表达多氯联苯分子理化性质和生物活性与其分子结构间的定量关系．     

基于三维静电势参数研究C60溶解性的构效关系

在量子化学从头算基础上,对一系列溶剂化合物分子进行了结构优化和三维静电势参数计算,运用多元线性回归分析和神经网络方法对C60在121种不同溶剂的溶解性与计算的结构参数进行了构效关系研究.用建立起来的QSPR 关系式对15种不同结构类型溶剂进行了预测,并阐述了C60溶质与不同溶剂之间的相互作用,获得了满意的结果.     

药物溶解性能与溶剂分子三维静电势参数的定量关系

对一系列溶剂分子的三维静电势及其统计上的导出参数进行了计算,运用多元线性回归分析建立了扑热息痛、利多卡因、氟派啶醇和磺胺嘧啶等四种常见药物在不同溶剂中溶解度与溶剂分子三维静电势参数之间的关系。从溶剂接受质子和给质子的能力以及极性大小方面对各药物的溶解性能进行了阐述。     

结合三维静电势参数研究化合物溶解度与溶剂分子结构间的定量关系

对一系列溶剂分子进行了结构优化和静电势及其导出参数的计算,运用多元线 性回归方法对10种化合物萘、菲、蒽、联苯、苊、六氯苯、苯偶酰、噻吨-9-酮、 二苯砜和敌草隆的溶解性能与溶剂分子的结构参数进行了关联。结果表明：分子表 面最正和最负的静电势V_(s,max)和V_(s,min)、电荷分离度Π以及分子的静电相互 作用趋势量τ这四个三维静电势参数,加上分子的前线轨道能级ε_(HOMO)和ε_ (LUMO)能很好地用于表达这些化合物在不同纯溶剂中的溶解度与溶剂分子结构间的 定量关系。     

有机污染物在碳纳米管吸附的定量结构-性质关系

对一系列共59个芳香性分子进行了HF/6-31G^*水平上的结构优化,并在优化结构上进行了分子静电势及其导出参数的计算,应用多元线性回归方法建立了碳纳米管吸附有机污染物的平衡常数与分子结构间的定量关系. 结果表明,分子表面静电势参数（V_min、σ₊² 和ΣV_ind⁺）结合分子表面积（S）和最低空轨道能级（ε_LUMO）可以很好地用于构建碳纳米管吸附的定量结构-性质关系（QSPR）模型. 模型中引入的参数均具有明确的物理意义,其合理性可以从污染物与碳纳米管或水分子间相互作用的角度进行解释. 模型的稳定性和预测能力经“留一法”和Monte Carlo 交叉验证法进行了确证. 本文亦采用支持向量机（SVM）、最小二乘支持向量机（LSSVM）和高斯过程（GP）等三种方法建立了上述参数与碳纳米管吸附性质的非线性模型. SVM和LSSVM模型表现出强的拟合能力,但预测能力明显不如其他模型. GP模型无论是拟合能力还是预测能力都是最佳,但并没有明显地优于线性模型,说明对本文研究体系而言,其分子结构与性质间的关系主要以线性形式存在.     

有机污染物在碳纳米管吸附的定量结构-性质关系

对一系列共59个芳香性分子进行了HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构上进行了分子静电势及其导出参数的计算,应用多元线性回归方法建立了碳纳米管吸附有机污染物的平衡常数与分子结构间的定量关系.结果表明,分子表面静电势参数(Vmin、σ2+和ΣV+ind)结合分子表面积(S)和最低空轨道能级(εLUMO)可以很好地用于构建碳纳米管吸附的定量结构-性质关系(QSPR)模型.模型中引入的参数均具有明确的物理意义,其合理性可以从污染物与碳纳米管或水分子间相互作用的角度进行解释.模型的稳定性和预测能力经"留一法"和Monte Carlo交叉验证法进行了确证.本文亦采用支持向量机(SVM)、最小二乘支持向量机(LSSVM)和高斯过程(GP)等三种方法建立了上述参数与碳纳米管吸附性质的非线性模型.SVM和LSSVM模型表现出强的拟合能力,但预测能力明显不如其他模型.GP模型无论是拟合能力还是预测能力都是最佳,但并没有明显地优于线性模型,说明对本文研究体系而言,其分子结构与性质间的关系主要以线性形式存在.     

二茂铁衍生物疏水参数的测定及其保留值与结构定量关系的研究

以甲醇－水为流动相,用反相高效液相色谱法测定了二茂铁衍生物的疏水参数。结果表明,ｌｇｋ’与流动相中有机调节剂的体积百分比成线性关系;理论计算所得的Ｈａｎｓｃｈ的π值、Ｒｅｋｋｅｒ的ｆ值与ｌｇｋｗ相关,且前者与ｌｇｋｗ的相关性较好;二茂铁衍生物的保留值可通过多因素（ｌｇｋｗ、ＨＡ、ＨＤ、Ｈａｎｓｃｈ的π值等）公式预测。同时对二茂铁衍生物和苯系列化合物的碎片参数值作了比较。     

脂肪醇的生物毒性与结构参数的相关性研究

应用量子化学从头算HF/3-21G方法得到了14种脂肪醇分子的优势构象,利用HF/3-21G法和分子图形学技术获得其电子结构、几何结构参数和连接性指数,并将这些参数与脂肪醇对番茄和红蜘蛛的毒性相关联.结果表明,脂肪醇对番茄的生物毒性与一阶分子连接性指数1X和羟基电荷QOH之间存在良好的二元线性相关性,而脂肪醇对红蜘蛛的生物毒性与一阶分子连接性指数1X和分子最高已占轨道能EH之间存在良好的二元线性相关性,成功地建立脂肪醇对番茄和红蜘蛛毒性的构效关系式.     

QSPR Study on Octanol/water Partition Coefficient （lgKow） of Substituted Naphthalin Compounds

Structural parameters of 24 substituted naphthalin compounds were computed at four levels using Hartree-Fock and DFT methods. Based on the experimental data of octanol/water partition coefficient (lgKow),three-parameter (energy of the highest occupied molecular orbital (EHOMO),the most positive atomic net charges of molecule (q+) and molecular average polari-zability (α)) dependent equations were developed using structural parameters as theoretical des-criptors. Especially,lgKow dependent equation calculated at the HF/6-311G** level is more advantageous than others in view of their correlation and predictive abilities. This dependent equation was validated by variance inflation factors (VIF) and t-test methods and used to predict lgKow of eight designed compounds. Upon comparison,the predictive abilities of our work are all more advantageous than those calculated from molecular property calculator program.     

从头计算研究乙酰胆碱构象和分子静电势

在Hartree－Fock和二级Moller－Plesset微扰理论MP2水平，用6－31G对乙酰胆碱进行了从头计算研究，发现了旁式和反式两种稳定构象．经零点振动能校正后，在Hartree－Fock级别旁式较反式稳定0．24kJ·mol~(-1)；而在MP2级别，反式较旁式稳定2．07kJ·mol~(-1).谐振动频率在HF／6－31G水平计算.还给出了两种构象的MP2分子静电势图.     

Theoretical studies on the structure of M+BF−4 ion pairs M = Li+, NH+4: the role of electrostatics and electron correlation

A systematic investigation of the M⁺BF₄ ⁻ (M = Li or NH₄) ion-pair conformers has been carried out using an electrostatic docking model based on the molecular electrostatic potential topography of the free anion. This method provides a guideline for the subsequent ab initio molecular orbital calculations at the Hartree-Fock (HF) and second-order M?ller-Plesset perturbation theory (MP2) levels. It has been demonstrated that the model presented here yields more than 75% of the HF interaction energy when Li⁺ is the cation involved and more than 90% for the case of NH₄ ⁺. Inclusion of MP2 correlation in the HF-optimized geometries leads to stationary point geometries with different numbers of imaginary frequencies and in some places where the energies of two adjacent conformers are very close, the energy rank order is altered. The HF lowest-energy minima for the Li⁺BF₄ ⁻ and NH₄ ⁺BF₄ ⁻ show a bidentate and tridentate coordinating cation, respectively, whereas at the MP2 level, this ordering is reversed. Received: 9 September 1997 / Accepted: 5 November 1997