“性质-活性关系”对催化剂研究的方法论意义

"结构-活性关系(SAR)"被普遍看作是催化剂研究的核心问题,但本文强调"性质-活性关系(PAR)"对催化剂研究的方法论意义.此处"性质"指反映催化剂与反应物或中间物相互作用行为的一个参数(例如对中间物的吸附能)或参数组,它是催化剂结构与活性之间的桥梁.因性质与活性之间的联系较结构与活性之间的联系更直接,PAR应比SAR较简单和易得,故PAR更具可行性.一旦通过建立PAR而确定了催化剂的关键性质,就可进而探索此关键性质与结构的关系,即"结构-性质关系(SPR)".作者通过举例说明,PAR与SPR相结合不仅相当于SAR,而且比单独的SAR更能深入理解催化剂本质,并提供更多信息.

结构-活性关系对氯代多环芳烃性质的预测

氯代多环芳烃(chlorinated polycyclic aromatic hydrocarbons,Cl-PAHs)作为多环芳烃的氯代衍生物,具有类似二噁英的致癌、致突变毒性,并在环境中广泛存在.利用结构-活性关系及逸度模型对该新型有机污染物进行性质及环境归趋的预测.结果表明,随着氯原子取代数的增加,Cl-PAHs的毒性会有所增强,且在环境中更趋向富集于土壤和底泥中,具有与二噁英类似的环境行为.

镉、锌、铅单元素及其复合污染与土壤过氧化氢酶活性关系的研究

试验研究潮褐土中Cd、Zn、Pb单元素及其复合污染与土壤过氧化氢酶活性的关系结果表明,单因素处理Zn主要表现为抑制作用,并与土壤过氧化氢酶活性间存在显著线性负相关;Cd<10mg/kg时表现为激活作用,达50mg/kg时表现为抑制作用,并与土壤过氧化氢酶活性间存在显著指数负相关;而Pb主要表现为激活作用,与土壤过氧化氢酶活性间存在显著线性正相关,且单因素Cd、Zn、Pb对土壤过氧化氢酶活性抑制顺序为Zn>Cd>Pb。复合污染条件下重金属Cd、Zn、Pb交互作用较复杂,Cd、Zn对土壤过氧化氢酶活性交互作用表现出协同抑制负效应特征;而Pb表现出明显的拮抗作用或屏蔽效应,尤其Pb浓度高时其屏蔽作用明显。同浓度Cd、Zn其复合因素处理土壤过氧化氢酶活性高于单因素处理,而Pb复合因素处理土壤过氧化氢酶活性明显低于单因素处理。

定量结构-性质/活性关系在分析和环境化学中的进展及应用

定量结构-性质/活性关系(QSPR/QSAR)是目前国际上一个比较活跃的研究领域。该方法将理论计算方法和各种统计分析工具相结合,研究系列化合物的结构与其生物活性和各种物理化学性质之间的定量函数关系。QSPR/QSAR不仅可以建立预测化合物的各种理化性质以及生物活性的理论模型,而且可以发现和确定对化合物的各种性质起决定作用的结构因素,从而在分子水平上了解物质的微观结构对各种宏观性质的影响,该研究方法已在很多领域得到了广泛应用。本文简要介绍了定量构效关系的发展历史及其在分析化学和环境化学中的应用研究。

羟基多溴联苯醚对鲤鱼急性毒性及定量结构活性关系

羟基多溴联苯醚是一类具有环境风险的新兴污染物,它们已经在众多环境介质甚至人体内广泛存在。参照GB/T13267-91标准方法,采用静态生物急性毒性试验,测定了6种羟基多溴联苯醚(2′-OH-BDE7、4′-OH-BDE17、2′-OH-BDE28、2′-OH-BDE68、4′-OH-BDE90和2′-OH-BDE123)对普通鲤鱼的急性毒性96 h-LC50值,分别为697、1 130、854、550、644和522 ng.mL-1。除4′-OH-BDE17为高毒物质外,其他5种OH-PBDEs均为剧毒物质,高溴代的2′-OH-BDE123毒性最大。选用OH-PBDEs的KOW参数及由MOPAC软件PM3算法计算出的16个量子化学参数(EHomo、qBr+、ELumo等)为描述符,运用一元线性回归分析分别研究了96 h-LC50与他们之间的相关关系。结果表明:lgKOW和ELumo与6种羟基多溴联苯醚的96 h-lg LC50表现出较好的相关性,复相关系数均大于0.96,根据方程得到的96 h-lg LC50预测值与实验值基本相同,进一步对环境中广泛检出的其它OH-PBDEs的96 h-LC50值也进行了预测。

胶束液相色谱中非甾体抗炎药“定量保留-活性关系”预测模型研究

目的建立对非甾体类抗炎药的某些药动学和药效学性质具有预测和解释能力的“定量保留-活性关系”(QRAR)模型。方法用Brij35的浓度为0.02mol·L-1胶束液相色谱对几种非甾体类抗炎药进行分析测定,根据实验所得的化合物的容量因子(logk)与文献所报道辛醇-水的分配系数的对数值(logP)、半数抑制浓度(IC50)、清除率(CL)、半衰期(t1/2)以及分布容积(Vd)进行相关回归分析。结果所建立的logP,CL,Vd的模型在置信度为95%的水平上有统计学意义(P<0.05),拟合模型预测能力较优;而t1/2,IC50在置信度为95%的水平上无统计学意义(P>0.05),拟合模型预测能力较差。结论使用表面活性剂Brij35的胶束色谱得到的化合物的保留能预测非甾体类抗炎药的药动学和药效学参数,QRAR模型是一种有效的预测新化合物药动学和药效学参数的体外模型。

双酚A类似物雌激素干扰效应的定量结构-活性关系模型

由于双酚A(BPA)具有内分泌干扰等毒性效应,有些国家已经开始限制其在部分工业品生产中使用。一些双酚A类似物因用于替代BPA而被大量使用。因其与双酚A具有相似的分子结构,双酚A类似物是否也具有内分泌干扰等毒性效应受到越来越多的关注。采用逐步多元线性回归(MLR)方法,构建了可预测双酚A类似物雌激素效应的定量结构-活性关系模型。模型的决定系数R^2=0.899,去一法交叉验证系数Q_(LOO)~2=0.868,Bootstrapping验证系数Q_(BOOT)~2=0.755,均方根误差RMSE=0.339,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性;验证集决定系数Q_(EXT)~2=0.921,外部验证系数Q_(EXT)~2=0.810,均方根误差RMSE=0.638,表明模型具有较好的预测能力。采用欧几里德距离方法和Wil iams图表征了模型应用域,依据分子描述符对模型进行了机理解释,并用所建模型,填补了22种其他双酚A类似物缺失的雌激素干扰效应数据。

染料结构-光催化降解活性关系初步研究

以近20种水溶性染料为研究对象,选择正辛醇-水分配系数(Kow)、分子最高占据轨道能(EHOMO)及分子最低空轨道能(ELUMO)等理化参数,建立了染料的定量结构-光催化降解反应活性关系模型,得到定量关系式为:lgk=0.01628×lgKow+0.13246×(ELUMO-EHOMO)-2.14856,很好地表示反应活性与结构之间的定量关系,为水溶性染料的光催化降解活性预测提供了有效的工具。

用氯苯及取代酚研究大鳞副泥鳅急性毒性的定量结构-活性关系

研究了氯苄及取代酚对大鳞副泥鳅鱼苗的急性毒性及其定量结构—活性关系。由正辛醇／水的分配系数所表达的疏水性参数（ｐ）与泥鳅鱼苗的急性毒性之间有明显的相关性，取代酚的相关系数ｒ２＝０．９１９６，氯酚的ｒ２＝０．９７８６，因此，用人工催产的鱼苗可以用作研究ＱＳＡＲ的材料。

生物分配胶束液相色谱中β-内酰胺类抗生素定量保留-活性关系预测模型的研究

目的利用生物分配胶束液相色谱(BMC)建立对β-内酰胺类抗生素某些药动学性质具有预测能力的定量保留-活性关系(QRAR)模型。方法通过油水分配系数(logP)研究BMC中Brij35的浓度,用已优化的色谱条件分析测定模型药物。根据实验所得容量因子(K)与文献所得生物活性参数,采用软件进行拟合,建立各参数的QRAR模型,并对模型进行自身评价。结果AUC、t1/2α,t1/2β和F%的QRAR模型在置信度95%的水平上有统计学意义(P<0.05),模型预测能力较优。Lag-T、ρmax的QRAR模型在此置信水平上无统计学意义。结论使用单一参数(K)来预测β-内酰胺类药物某些生物活性是可行的,QRAR色谱模型是一种研究药动学的有效模型。

化学杂交剂1-芳基-1,4-二氢-4-氧(硫)哒嗪衍生物的二维结构——选择性雄性不育活性关系研究

报道了结构框架模型法与模式识别相结合,实现化学杂交荆的选择性雄性不育活性分类和预测的计算机实验结果。此法可用于辅助筛选和设计新的化学杂交剂。

有机磷酸酯类化合物的定量结构-活性关系及稳健性分析

应用理论线性溶剂化能关系(TLSER)模型研究了35种有机磷酸酯类(OP)化合物的结构及其对家蝇急性毒性之间的关系,得到了可以指示毒性作用机理的定量结构-活性关系.在OP化合物与生物体的作用过程中,分子的极性是影响活性的最重要因素,表明OP化合物可能与生物体发生特异性反应.采用Bootstrap方法分析模型的稳健性,结果表明,模型的系数、标准误差及相关系数均与Bootstrap估计接近,模型具有较强的稳健性.

β-单环内酰胺结构与活性关系的理论研究

对４种β－单环内酰胺进行了理论研究，运用量子化学ＲＨＦ／ＰＭ３法对４种β－单环内酰胺进行了结构优化和振动分析，根据计算所得的结果，分析了不同化合物的总能量、生成热、电子能量与活性及它们之间的关系，讨论了β－单环内酰胺的活性在分子化学键上的表征．

人工神经网络用于三苯基丙烯腈衍生物的定量结构-活性关系模型

采用人工神经网络(ANN)BP算法探讨了24个三苯基丙烯睛衍生物的lg1/C(C为半致死浓度)与X位羟基指示数I、分子表面积SA和B环上原子净电荷之和QB之间的关系,以20个样本为训练集建立了定量结构-活性关系(QSAR)模型,其相关系数和标准偏差分别为R=0.9969和SD=0.0164,其余4个样本为测试集,得到R=0.9913和SD=0.1533;用多元线性回归(MLR)方法建立的QSAR模型R=0.9360,SD=0.3779。结果表明,ANN方法具有良好的预测能力,比MLR方法更精密。

取代苯甲醛衍生物的定量结构-活性关系(QSAR)研究

本文研究了反应性化合物取代苯甲醛衍生物对大型蚤(Daphnia magna)的48h急性毒性,建立了定量结构-活性关系模型,探讨了其毒性作用机制,发现其毒性主要取决于笨环上取代基的Hammett电效应常数.

喹诺酮药物的定量结构-活性关系

喹诺酮类抗菌素是一类重要的抗菌药物.本文对32个喹诺酮类分子进行了HF/6-31G*水平的结构优化,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,同时计算了反映三维信息的3D-Morse参数,其后,运用多元线性回归方法对喹诺酮分子抑制金黄色葡萄球菌DNA促旋酶(QR-gy-rase)活性、人类Ⅱ型拓扑异构酶(TOPO-Ⅱ)的抑制活性、以及二者抑制活性之差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三维3D-Morse参数可以很好地用于喹诺酮类化合物抑制DNA促旋酶、TOPO-Ⅱ活性与分子结构间的定量关系,并能有效地区分抑制两种酶的活性;同时结合3D-Morse参数的静电势参数被成功应用到定量结构-活性关系研究中.

多溴联苯醚生物富集系数的定量结构-活性关系

在B3LYP/6-31G*水平上,运用Gaussian 03对多溴联苯醚(polybrominated diphenyl ethers,PBDEs)分子进行结构优化.采用偏最小二乘法(partial least squares,PLS)对PBDEs的生物富集系数(bioconcentration factor,BCF)与分子结构参数进行关联.结果表明:BCF结合苯环上溴原子的取代个数(NBr)可以较好地表达PBDEs的理化性质与其分子结构间的定量关系;log(BCF-NBr)优化后模型的相关系数R2Y(cum)为0.980,累积交叉有效性判别系数Q2cum为0.921,该模型具有较高的拟合精度和良好预测能力;分子总能量ET和电子运动空间广度Re对PBDEs的BCF有着重要制约作用;具有较低ET、较大Re的PBDEs呈现出较低的BCF.

苯胺类化合物对肝细胞毒性的定量结构-活性关系研究

以大鼠游离肝细胞半数中毒浓度（ＴＣ５０）和细胞逸出酶（ＳＤＨ和ＬＤＨ）为观察指标，研究了２５种苯胺类化合物的肝细胞毒性，并利用这些毒性效应数据为因变量，以这些化合物的１０种拓扑学指数为自变量，利用多元逐步回归统计分析方法进行了定量结构－活性关系（ＱＳＡＲ）的深入探讨。结果表明，化合物的结构不同则毒性不同，３个ＱＳＡＲ方程中影响毒性的主要结构参数有分子连接性指数０ｘｖ、１ｘｖ，２ｘｖ、３ｘｖｃ和分子负熵Ｉ。实验得出的３个ＱＳＡＲ方程能够较好地预测苯胺类化合物的毒性。