苯硫酚衍生物的溶解性质的定量结构-性质相关(QSPR)研究

在高效液相色谱(HPLC)测定方法的基础上,采用摇瓶法,准确测得25℃时16个取代苯硫酚类化合物的水溶解度(-lgSw)和19个正辛醇/水分配系数(lgKow)数据.采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-311G**基组上全优化计算得到24个取代苯硫酚的结构参数和热力学参数,采用SPSS12.0 for windows程序,分别求得-lgSw和lgKow值与这些参数之间的相关方程,相关系数R2分别为0.958和0.946.用交叉验证法对方程的稳定性进行了验证(q2分别为0.925和0.930),并用t检验和变异膨胀因子(Variance Inflation Factors,VIF)对两个方程中各变量的显著性和自相关性进行了检验.结果表明:所建方程具有较强的预测能力,并用其预测了8个没有实验数据的取代苯硫酚的-lgSw值和5个lgKow值.

芳香族硝基化合物自加速分解温度的定量结构-性质关系

针对芳香族硝基化合物生产、运输以及储存过程中引发的重特大燃爆事故,采用试验及模型计算等方式对其自加速分解温度(SADT)进行获取,并提出一种基于定量结构-性质关系(QSPR)的理论预测方法。通过绝热加速量热试验获取18种芳香族硝基化合物的热力学和动力学参数,以此计算得到25 kg标准包装下物质的自加速分解温度。应用多元线性回归(MLR)和人工神经网络(ANN)等机器学习方法分别构建相应的预测模型,最终验证并比较两种模型的拟合能力、鲁棒性和预测能力。结果表明:芳香族硝基化合物对应MLR模型和ANN模型的相关系数分别为0.893和0.975,ANN模型在匹配度方面明显优于MLR模型。

咪唑类离子液体捕集CO_2性能的定量结构-性质相关性(QSPR)研究

CO_2是主要的温室气体,大量CO_2的存在严重影响着人类的生存环境和生态平衡,而咪唑型离子液体具有独特的气体溶解性,在CO_2的捕集分离中有很好的应用前景。基于定量结构-性质相关性(QSPR)原理,研究了咪唑类离子液体捕集CO_2的性能与其结构参数之间的内在定量关系。应用遗传算法获得与捕集量最为密切相关的一组描述符作为输入参数,随后,分别采用多元线性回归算法及支持向量机结合粒子群优化算法建立了咪唑类离子液体捕集CO_2的性能与其描述符之间的线性和非线性模型。多元线性回归算法得出训练集和测试集的复相关系数分别为0.765和0.814,支持向量机算法得出训练集和测试集的复相关系数分别为0.987和0.933。对预测模型进行了评价验证以及稳定性分析,结果表明,2种模型具有良好的稳定性能和预测能力。

基于定量结构-性质相关性的烃类物质爆炸下限预测

基于定量结构-性质相关性(quantitative structure-property relationship,QSPR)原理,研究了烃类物质爆炸下限与其分子结构间的内在定量关系。根据分子结构计算用于反映分子各种结构信息的结构参数,应用遗传算法从大量结构参数中优化筛选出与爆炸下限最密切相关的一组结构参数作为分子描述符,分别采用支持向量机方法和多元线性回归方法对分子描述符数据与爆炸下限数据之间的内在定量关系进行模拟,建立了根据分子结构预测烃类物质爆炸下限的数学模型。对模型性能进行内部及外部验证,结果表明,2种模型爆炸下限的预测值与实验值均符合良好,在实验误差允许范围之内。支持向量机模型预测体积分数平均绝对误差为0.036%,均方根误差为0.046%,优于多元线性回归和已有方法所得结果。该方法的提出为工程上提供了一种预测烃类物质爆炸下限的新方法。

定量结构-性质相关原理在阴离子表面活性剂临界胶束浓度预测中的应用

利用定量结构 -性能相关 (QSPR)原理 ,建立起了 8类不同结构 ,计 40个阴离子表面活性剂临界胶束浓度(cmc)的定量模型 .所得到的最佳模型包括 :分子总能量 (ET)、分子生成热 (ΔHf)、分子偶极矩 (D)、前线分子轨道能量 (ELUMO,EHOMO)及憎水基 0级Kier&Hall指数 (KH0 ) ,计 6个描述符 ,复相关系数R2 =0 .9778.

基于神经网络的定量结构-性质相关性研究预测有机物燃烧特性

介绍了神经网络及定量结构-性质相关性(QSPR)研究基本原理,综述了两者相结合在闪点、自燃点、爆炸极限等化学物质燃烧特性预测中的应用和进展。分别对各性质不同预测模型的优缺点及适用范围进行了评述。在此基础上对神经网络与线性回归方法的比较、神经网络技术的发展等进行了探讨,对实验样本设计、分子描述符选择及模型验证等的研究现状和发展趋势进行了讨论。展望了QSPR在安全研究领域的应用前景。

分子扭转振动固有频率与链烷烃的定量-结构性质相关研究

将链烷烃分子拓扑图近似地看作一个多自由度扭转振动系统 ,分子中的原子或原子基团代表系统中的质点 ,化学键代表连结各质点的弹簧 ,用相对原子量反映质点的质量大小 ,用键能反映弹簧的刚度 ,用机械振动理论方法计算各阶固有频率ωi,用其中的基频ω0 和总频∑ωi作为链烷烃分子结构信息指数 ,建立结构 -性质相关模型 :Pi=aω0 +b∑ωi+c .将该模型用于链烷烃分子的 15种物理化学性质的相关分析 ,其相关性系数均在 0 9190与 1 0 0 0 0之间 .

定量结构-活性/性质相关研究及其在食品领域的应用

定量结构-活性/性质相关研究(Quantitative Structure-Activity/Property Relationship,QSAR/QSPR)描述化合物分子结构与生物活性及理化性质之间的因果关系。通过QSAR/QSPR研究,不仅可以发现并确定对化合物活性/性质起关键影响作用的化合物结构因素,有效指导高效、低毒新型化合物的合成,而且可以对进入环境的数以千万计化学物质的毒性和生物效应的评价提供一个经济、简便的方法。本文概述了定量结构-活性/性质相关原理及其研究方法,从食品抗氧化剂、食品防腐剂、食品风味成分和食品成分安全性评价等方面阐述了定量结构-活性/性质相关研究在食品领域的应用现状,并从推动食品向绿色、安全、营养方向发展,展望了QSAR/QSPR在食品成分的毒性及其致毒机理研究、食用化学品安全性评价以及有效指导新型、低毒食用化学品的开发等方面在食品领域的应用前景。

不同量子化学算法在多环芳烃光解行为定量结构-性质关系(QSPR)中的应用

以采用ＭＩＮＤＯ／３、ＭＮＤＯ和ＡＭＩ算法计算的１７种多环芳烃（ＰＡＨｓ）的前线分子轨道能为分子结构参数，进行了这些ＰＡＨｓ光解速率常数的定量结构－性质相关（ＱＳＰＲ）的研究，并与基于ＰＭ３算法得到的ＱＳＰＲ模型进行了比较，研究结果表明，应用ＰＭ３算法得到的前线分子轨道能进行这些ＰＡＨｓ光解速率常数ＱＳＰＲ拟合的结果最好，其次是ＡＭＩ算法，而ＭＩＮＤＯ／３和ＭＮＤＯ算法得到的结果较差。

取代苯酚的定量结构-活性/性质相关性研究

在分子拓扑理论基础上,提出一个新的价连接性指数nG=∑(Ei·Ej-Ek…),其中0G=∑(Ei),1G=∑(Ei·Ei),并用0G,1G研究了取代苯酚(含Cl,Br,I,NH2,NO2,COOH,烷基,环烷基,苯基等)的溶解度,辛醇/水分配系数及对黑曲霉、浮萍、细胞色素P-450、酵母菌等的生物活性,给出了相关方程.结果表明,新方法计算简单,使用方便,预测值与相应的实验值较好吻合.

应用定量结构-性质相关法预测有机物的亨利常数

建立了预测有机物亨利常数的定量结构－性质相关方程，回归分析结果表明，此方程可以解释２０６种有机物９８％的实验数据变异，标准偏差为０．２５个对数单位。

薄荷挥发性成分的定量结构-性质相关性

预测薄荷挥发性分子的保留指数和准确质量,以利用它们对分子进行有效的定性。在分子拓扑理论的基础上,应用AM1法得到65种薄荷挥发性成分的优势构象,计算得到Kier指数和E-State指数,基于多元回归分析获得了对薄荷挥发性成分的保留指数(RI)和准确质量(M)作出精确预测的定量结构-保留相关性模型。回归方程的相关系数分别为0.986和0.998。利用Jackknifed法检验了对保留指数预测模型的稳定性,检验的相关系数r基本也为0.986;另外对准确质量预测模型的稳定性和预测能力进行检测,预测值与实验值的相对平均误差为1.43%。两个模型均具有较好的稳定性、相关度和预测能力。

应用定量结构-性质相关性研究预测液态烃燃烧热

分别以基于Xu指数的原子类型AI指数和电性拓扑状态指数作为分子结构描述符表征80个液态烃的分子结构特征,并分别结合人工神经网络和多元线性回归方法,对这80个液态烃的燃烧热进行定量结构-性质相关性建模和预测研究.结果表明,基于Xu指数的原子类型AI指数能更好地表征液态烃物质的分子结构特征,且液态烃燃烧热与分子结构间的线性关系要强于非线性关系.所建立的最佳预测模型为基于Xu指数的原子类型AI指数多元线性回归模型,其模型复相关系数为0.999,对测试集的平均预测相对误差为0.637%,模型预测值与实验值具有较好的一致性.

卤代芳烃的定量结构与性质相关性(QSPR)

在分子拓扑理论基础上,定义了原子特征值iδ,由iδ建构基团染色指数mXA及其倒指数mXB,运用定量结构-性质相关技术研究了92个卤代芳烃分子的折光指数与分子结构的定量关系.通过多元回归的方法建立了mXA和mXB与折光指数的定量结构性质模型,回归方程的相关系数为0.902 6.对卤代芳烃折光指数的计算结果表明,预测值与实验值平均相对误差为0.47%.基团染色指数及其倒指数共同使用可以更好地反映出卤代芳烃的构效关系.采用留一法对模型进行交互检验,证明该模型具有很好的稳定性和预测功能.

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、298K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.

部分PCDDF水溶解度的定量结构-性质关系

以量子化学PM3算法计算得到的 12个量子化学参数作为分子结构描述符 ,运用偏最小二乘分析 ,首次建立 2 3种PC DD F水溶解度 (logSW)的定量结构 性质关系模型 .PCDD F的SW 随着其分子量的增大而减小 ;随着其分子最低未占据轨道能 (Elumo)的增大而增大 ,推测PCDD

多溴联苯醚定量结构-性质关系的分子表面静电势应用研究

对持久性有机污染物多溴联苯醚(PBDEs)209个分子进行HF/6-31G*水平上的结构优化,并在优化结构基础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对PBDEs的色谱保留时间(RRT)、正辛醇/空气分配系数(lgKOA)和298K超冷流体蒸气压(lgpL)3种理化性质与分子结构参数进行了关联.结果表明,分子表面静电势参数结合苯环上溴原子取代个数比结合分子体积,可以更好地表达PBDEs的理化性质与其分子结构间的定量关系,所建立的3个QSPR模型的交叉验证相关系数(Rcv)分别为0.9819、0.9911和0.9963,标准偏差(SD)分别为0.0424、0.1384和0.1020,说明3个模型均具有较强的稳健性和预测能力,同时也证明了分子静电势参数在PBDE类化合物的QSPR研究中的适用性.

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 3 1G 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(Vmin和Vs ,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)

定量结构-保留相关关系辅助气相色谱-质谱法和气相色谱-红外光谱法定性分析香精中的醛酮酯类化合物

构建了简单的醛酮酯类化合物定量结构-保留相关关系(Quantitative structure-retention relationship,QSRR),结合气相色谱-质谱/气相色谱-红外光谱(GC-MS/GC-IR)方法建立快速、准确的香精样品中醛酮酯类化合物定性分析方法。以醛酮酯标样保留时间tR为因变量,分子拓扑指数0Q为自变量进行多元线性回归拟合(MLR)得到tR=0Q×A+B的QSRR模型;混合标样预测集得到QSRR模型为tR=0.90900Q-5.279(醛酮)和tR=0.82360Q-7.422(酯),相关系数R2=0.997,测试集化合物预测值与实验值的相对误差小于5%;结合GC-MS/GC-IR分析方法检测和谱库检索化合物类别,快速准确定性分析香精样品中醛酮酯类化合物,为复杂基体中醛酮酯类同系物和同分异构体分析提供了快速、准确的定性方法。

基于定量结构-性质关系方法预测氨基酸的比旋光度

运用定量结构-性质关系(quantitative structure-property relationsh ip,QSPR)方法对人体必需的氨基酸比旋光度进行了预测,同时运用交互检验(LOO)方法对所建立的模型进行了检验。应用启发式算法对描述符进行筛选并建立线性回归模型,所建立的模型的相关系数(R2)为0.918,但分别用+1、-1代表左旋和右旋的分子手性后,重新建立多元线性回归模型,其相关系数(R2)变为0.970。本研究所建立的QSPR模型为预测手性化合物比旋光度提供了一种有效的新方法。