氯代芳烃化合物的分子结构——生物活(或毒)性的定量关系

为了提高氯代芳烃化合物对生物活(或毒)性预测精度和能力.基于分子中成键原子i的结构特征和所处的化学环境,提出了一个新的计算顶点原子价点价δwi方法:δw i=(1+0.5 ln k-0.5Cl)×mi(Zi-hi)+∑(Li[×Lj])/n2i(Li{+hi}),以δY i为基础构建了价连接性指数mWt,通过逐步回归法筛选最佳参数,建立了14个相关方程.结果表明:2D(Two-dimensional)指数mWt和3D(Three-dimensional)指数QC具有良好的结构选择性和生物活(或毒)性相关性,模型具有良好的稳定性和预测能力,可用于预测其它取代芳烃的生物活(或毒)性.

烷基苯磺酸钠定量结构与生物降解性关系研究

由分子结构算出164个电子、组成、几何和拓扑描述符以及疏水部分的辛醇/水分配系数(f-log P),对19个直链烷基苯磺酸钠的生物降解性进行定量结构-生物降解性关系(QSBR)研究。经启发式算法变量筛选建立了MLR和PLS模型,结果表明,碳原子最小偏电荷(MC)、氢原子最大偏电荷(MH)、Gravitation指数、f-log P及分子形状描述符YZ Shadow可建立5参数模型,最佳MLR模型复相关系数R2为0.964、F值为70.47、S2为8.829及Rcv2为0.924。

基于分子电性距离矢量的酚类结构与活性关系

为分析取代苯酚定量结构与生物活性关系(QSAR),根据非氢原子相对电负性和非氢原子间距离计算得到25种取代苯酚的分子电性距离矢量(MEDV),采用多元线性回归(MLR)方法建立取代苯酚MEDV与生物活性的6变量模型。结果表明,所建模型相关系数(R)为0.676,对25种取代苯酚类化合物毒性的预测值与实验值能较好吻合。因此,所建模型以MEDV作为描述子进行OSAR研究具有一定的预测能力。

氯代苯和部分氯代酚的生物活(或毒)性定量研究

在分子拓扑理论的基础上,根据分子中成键原子i价层电子结构特征和所处的化学环境,提出一个新的计算顶点原子价点价δYi方法:δY i=mi Z(i-hi)+ΣLi×L[()]j/n2i[L(i+1)/pi],以δYi为基础构建了价连接性指数mYt,通过逐步回归法对化合物的拓扑参数进行筛选,所得最佳参数与氯代苯和部分氯代酚的生物活(或毒)性进行定量构效关系研究(QSAR)。结果表明:2D(Two-dimensional)指数mYt和3D(Threedimensional)指数QC对这些化合物的生物活(或毒)性具有良好的结构选择性,且所建模型具有良好的预测能力、较好的可靠性和稳健性。

基团定位指数用于橙酮类DRAK2抑制剂活性的研究

DRAK2激酶在多种细胞死亡信号通路中发挥着关键的作用,为研究橙酮类DRAK2抑制剂的抑制活性与其分子结构之间的定量构效关系,根据橙酮类DRAK2抑制剂分子中原子的连接特性,提出了一种新的结构指数——基团定位指数(D),并分别计算了59个橙酮类DRAK2抑制剂分子的电性距离矢量值,筛选了电性距离矢量中的M_(2)、M_(3)、M_(9)、M_(14)、M_(15)、M_(21)和M_(33)作为理论结构的描述符,将这几个结构指数与基团定位指数(D)结合,与橙酮类DRAK2抑制剂的抑制活性进行回归分析,将8种参数作为神经网络方法的输入节点层的输入参数,采用8-4-1的神经网络的网络结构,构建了一种相关性较好的预测橙酮类DRAK2抑制剂抑制活性的神经网络法模型,预测模型的方程总相关系数(r总)达到0.9931,计算得到的抑制活性预测值与实验值(pIC50)之间的相对平均误差只有1.12%;对模型进行稳定性和离域性检验,效果良好;与别的模型相比,本模型具有多方面的优越性。结果表明,橙酮类DRAK2抑制剂分子的抑制活性与基团定位指数、电性距离矢量等结构指数具有良好的非线性关系。

皮革化学品可生物降解性及其构-效关系研究

介绍了化学品可生物降解的定义及意义,化学品生物降解的作用机理,化学品定量结构-生物降解性关系(QSBR)以及化学品可生物降解性的一般研究方法和预测方法,并对其它降解方法也进行了简介。最后对易于生物降解化学品结构特点进行了总结,在此基础上,对可生物降解皮革化学品的研究趋势做出了展望。

皮革化学品可生物降解性及其构—效关系研究(续)

介绍了化学品可生物降解的定义及意义,化学品生物降解的作用机理,化学品定量结构-生物降解性关系(QSBR)以及化学品可生物降解性的一般研究方法和预测方法,并对其它降解方法也进行了简介。最后对易于生物降解化学品结构特点进行了总结,在此基础上,对可生物降解皮革化学品的研究趋势做出了展望。

煤气废水有机污染物缺氧生物降解性能及机理

为考察煤制气废水3种典型有机污染物(喹啉、吡啶、邻苯二酚)的缺氧生物降解性能及降解途径,利用缺氧驯化污泥作为接种污泥,以硝态氮为电子受体,考察了3种有机物的缺氧降解过程,并利用UV-Vis和GC/MS分析3种物质缺氧降解机理.结果表明:3种污染物对缺氧微生物抑制与毒害作用随初始质量浓度增加而增强;缺氧降解48 h后,剩余底物质量浓度随初始质量浓度增加而增大;3种污染物缺氧生物降解速率常数大小顺序为吡啶>邻苯二酚>喹啉.缺氧降解中污染物未被完全氧化成CO2和H2O,部分生成了较底物自身降解性更差的中间产物.葡萄糖共基质可以提高难降解污染物缺氧降解性能,且共代谢作用对自身生物降解性差的污染物降解性能的提高更显著.利用UV-Vis和GC/MS分析了污染物缺氧生物降解途径,结果表明,喹啉和吡啶的降解均始于分子羟基化反应.污染物定量结构-生物降解性关系(QSBR)研究表明,3种物质的缺氧降解速率常数Ks与分子连接性指数1Xv和前线最高占据轨道能EHOMO有很好的相关性.

取代苯甲酸在江水中的生物降解性及QSBR研究

以松花江水作为微生物源 ,采用摇瓶法研究了取代苯甲酸的生物降解动力学 .高效液相色谱测定了取代苯甲酸浓度随时间变化曲线 ,得到一级生物降解动力学常数K和降解半衰期t1/2 .取代基对降解速度的影响依次为 :硝基 >氯代 >氨基 ;对于同一种取代基 ,邻位 >对位≈间位 .逐步回归分析表明 ,表征位阻效应的参数MW与表征电性效应的参数pKa 相结合 ,能够较好地拟合取代苯甲酸的生物降解速率常数 .同时考察了pH变化对苯甲酸生物降解的影响 .

羟基自由基反应常数定量预测模型

羟基自由基(·OH)反应常数对于表征有机污染物在大气环境中持久性具有重要意义.依据经济合作与发展组织(OECD)关于QSAR模型构建与验证的导则,采用量子化学方法对覆盖了不同种类的722个化合物进行结构优化,遗传算法筛选最优结构描述符,运用多元线性回归构建化学品羟基自由基反应常数预测模型.拟合结果显示,多元线性回归模型决定系数R2和标准误差分别为0.819和0.508,基于leverage法评价模型的应用域,结果表明模型具有较强的稳健性、预测性和拟合能力.美国环保局EPI Suite中AOPWIN模块羟基自由基反应常数预测模型没有给出明确的应用域,利用所建模型与美国EPI Suite对化学物质进行比较,其中,有85个化学物质预测优于EPI Suite软件.通过定量结构-活性关系(QSAR)预测技术可弥补羟基自由基反应常数测试数据的缺失,减少测试费用和评估数据的不确定性.

基于QSAR关系预测PCBs和部分PAHs在LDPE中的扩散系数

分子扩散系数(D)是获得污染物与环境介质之间的平衡分配系数(K)的重要前提,然而通过实验测定获取污染物的扩散系数的过程过于繁琐,因此需开发一种更为简单、高效、准确的预测模型来定量预测扩散系数.为此,本文搜集了一些多环芳香烃(PAHs)和多氯联苯(PCBs)在低密度聚乙烯膜(LDPE)上扩散系数(log D)的实测值,基于定量结构-活性关系(QSAR),利用逐步多元线性回归(MLR)构建了预测D值的模型.模型的决定系数R_(adj)~2为0.941,交叉验证系数Q_(LOO)~2为0.934,外部系数Q_(ext)~2为0.895.结果表明,该QSAR模型具有良好的拟合优度、稳健性和预测能力,其可用来预测应用域内有机污染物在LDPE膜上的扩散系数.

水生生物急性毒性QSAR模型研究进展

化学品污染对人类健康和生态环境造成潜在风险。但是,危害性信息缺失是进行化学品风险评价的主要挑战。经济合作与发展组织(OECD)和美国环保署都提倡用非动物实验替代方法来弥补数据缺失。定量结构-活性关系(QSAR)被认为是一种有应用前景的替代技术。水生生物急性毒性是化学品风险评估和优先污染物筛选中最常用的参数之一。但是,目前可获得的实验毒性数据非常有限。本文总结了近年来发展的急性毒性预测模型,包括:(1)基于同类化合物建模;(2)基于数理统计建模;(3)基于化合物毒性作用模式建模。从模型预测能力、应用域、机理解释等角度对这3类模型进行了比较。其中,基于作用模式构建的模型一般具有较好的预测性能,并有助于机理解释,将是今后水生生物急性毒性预测的发展方向。

多氯联苯生物降解速率常数的电性拓扑模型

基于拓扑化学理论,用原子类型的电性拓扑状态指数(E_(A))描述了66个多氯联苯分子的化学微环境。基于E A和最佳变量子集回归,建立上述化合物生物降解速率常数(ln K)的定量结构-生物降解性关系(QSBR)模型。其最优三元(E_(C2)、E_(C3)、E_(Cl))QSBR模型的判定系数(R^(2))和逐一剔除法交叉验证系数(R^(2)_(cv))分别为0.848和0.824。经R^(2)、R^(2)_(cv)、Kubinyi函数(F_(IT))、Akaike信息判据(A_(IC))检验,QSBR模型具有良好的估计稳定性和预测能力。结果显示影响多氯联苯生物降解速率常数的主要因素是分子内所含氯原子的数目及其所处位置。

有机化学品与臭氧反应速率常数的定量预测模型研究

有机化学品与臭氧反应速率常数(KO3)是表征有机污染物环境归趋,评估其大气环境持久性的重要参数。采用量子化学方法对不同类别的152种化合物进行结构优化,基于8个Dragon分子结构描述符,运用遗传算法构建化学品与臭氧反应速率常数的定量结构-活性关系(QSAR)模型,并根据经济合作与发展组织关于QSAR模型构建与验证导则对模型进行表征。结果显示,构建的QSAR模型经自由度校正的决定系数(Radj2)、均方根误差(RMSE)和留一法交叉验证系数(QLOO2)分别为0.784、1.127和0.744,说明模型拟合优度和稳健性均良好。外部检验参数(QEXT2)、验证集相关系数(REXT2)、验证集均方根误差(ERMS,EXT)等外部验证决定系数分别为0.664、0.761和1.039,说明模型预测能力较好。基于Williams图定义的模型应用域(AD)结果表明,模型只有1个X离群点。因此,所构建的QSAR模型可用于预测应用域内其他化学品的臭氧反应速率。

焦化废水中几种含氮杂环化合物缺氧降解机理

对焦化废水中几种主要的含氮杂环有机物 (吡啶、吲哚、喹啉、异喹啉、2 甲基喹啉 )在缺氧条件下的降解试验研究结果表明 ,几种受试物质在缺氧条件下均可降解 ,其中吡啶的降解速度远大于其余四种物质 .有机物定量结构-生物降解性关系 (QSBR)研究表明缺氧条件下上述物质的反硝化速率常数与分子连接性指数1Xv

量子化参数和分子价连接性指数对脂肪醇的QSPR/QSAR的相关性研究

根据分子中成键原子i的结构特征和所处的化学环境,新定义了原子i的点价iAδ,以价连接矩阵为基础构建了新的结构信息价连接性指数mA,并与量子化参数Qc结合,利用线性回归技术分别建立59个脂肪醇化合物的mAi和Qc与这些物质的QSPR/QSAR相关关系模型.新模型物理意义明确,计算简便,对脂肪醇化合物不同理化活性具有良好的估算和预测能力,复相关系数R>0.99,计算值与实验值均较好的吻合.

基于机械振动理论方法的有机磷杀虫剂分子的QSAR研究

将有机磷杀虫剂分子当作一个多自由度弹簧-质量振动系统处理,用机械振动理论方法计算出分子系统的自由振动固有频率,选择其中的基频和总频作为分子结构信息指数,构建QSAR数学模型:logLD50=a+bW0+cΣWi.通过多元回归分析,得到有机磷杀虫剂的定量结构-毒性相关模型:logLD50=-10.2290-17.0472W0+2.0664ΣWi(n=47,r=0.9444,s=0.2628,F=182).用该模型计算了47种有机磷杀虫剂分子的急性毒性指标LD50值,计算结果与实验结果的平均绝对误差小于0.22,优于其它方法的研究结果.

过氧化物酶催化去除水体中酚类内分泌干扰物的研究进展

内分泌干扰物(EDCs)会干扰生物体的内分泌系统从而对人类、野生动物以及水生生物产生负面影响,这一问题已经引起了人们的广泛关注.广泛分布于自然环境中的辣根过氧化物酶(HRP)和木质素过氧化物酶(LiP),具有较强的催化氧化能力,能够催化去除雌激素、双酚A等多种具有内分泌干扰效应的污染物.本文在介绍辣根过氧化物酶(HRP)和木质素过氧化物酶(LiP)两种过氧化物酶的相关性质和催化氧化机理的基础上,从污染物结构与其催化去除效率关系的角度综述了过氧化物酶去除具有内分泌干扰效应的污染物的研究进展.为污水处理过程中过氧化物酶用于去除内分泌干扰物提供依据,并展望了其未来的发展方向.

气相有机化学品与羟基自由基反应速率常数的QSAR模型

气相中有机化学品与羟基自由基(!OH)反应速率常数(k_(OH))是评价化学品大气持久性的重要参数.而化学品种类繁多,现有的k_(OH)实验数据不能满足其生态风险评估的需求.因此,需要建立一种能够快速预测有机化学品k_(OH)的方法,填补现有数据的缺失.本研究搜集整理了917种有机化合物的k_(OH)实验值,采用逐步多元线性回归法(MLR)和支持向量机法(SVM)分别构建了用于预测多种类化合物lgk_(OH)的线性和非线性定量结构-活性关系(QSAR)模型.基于MLR的预测模型具有良好的拟合度(经校正的相关系数的平方R_(adj.tr)~2=0.862、均方根误差RMSE_(tr)=0.455)、稳健性(交叉验证系数Q_(LOO)~2=0.856)和预测能力(外部验证系数Q_(ext)~2=0.850).基于SVM的预测模型也具有良好的拟合度(R_(adj.tr)~2=0.915,RMSE_(tr)=0.358)和预测能力(Q_(ext)~2=0.860).机理分析表明,最高占据分子轨道能(E_(HOMO))、卤素原子在分子中所占的百分比(X%)和分子中具有=CH—结构的数目(NdsCH)是最重要的3个描述符,解释了数据集78.3%的方差.采用Williams法表征模型的应用域.所建立的模型可用于预测烷烃、烯烃、炔烃、芳香族化合物、醇类、酮类、醚类、醛类、酸类、酯类、卤代化合物、含氮化合物、含硫化合物等室温下的k_(OH).

芳香族化合物与水合电子水相反应速率常数的QSAR模型研究

基于水合电子(eaq^-)的高级还原技术(ARPs)是一种有效地去除水中痕量有机污染物的技术.有机物与水合电子反应的速率常数(keaq-)是评价高级还原处理体系中有机物去除效率的一个重要参数.然而化学品种类繁多,通过实验方法一一获取keaq-是不现实的.因此,需要建立一种能够快速预测keaq-的方法,填补现有数据的缺失.本研究搜集整理了94种芳香族化合物的keaq-实验值,采用逐步多元线性回归(MLR)和支持向量机(SVM)方法分别构建了预测化合物的keaq-线性和非线性定量结构活性关系(QSAR)模型.两个模型均具有良好的拟合度(Radj,tr^2> 0.800)、稳健性(Qext^2=0.782)和预测能力(Qext^2> 0.790).机理分析表明,最低未占据分子轨道能(ELUMO)和偶极矩加权的来自扩增边缘邻接处的最大特征值(SpMADAEA(dm))是影响有机物同eaq^-反应活性的重要参数,此外,keaq-还与化合物的键级和极化率有关.元分析结果表明具有吸电子官能团的芳香化合物比含供电子基团的化合物倾向于与eaq^-有更高的反应活性.