定量结构-生物降解性能关系模型在21世纪农药发展中的应用

简要概述农药的概念、环保型农药的主要特点、农药的主要生产和设计途径以及农药在粮食增产的同时给环境带来的负面影响。定量结构-生物降解性能关系(QSBR)能够定量预测有机物的生物降解性能,可作为一种预测有机物降解过程和性能的模型。本文提出将其应用于环保型农药的设计和筛选中,从而减少由于农药生物降解给环境带来的影响。

定量结构—生物降解性能关系(QSBR)研究原理及进展

定量结构—生物降解性能关系（ＱＳＢＲ）作为定量预测有机物生物降解性能的一种方法，越来越受到人们的关注．从ＱＳＢＲ的发展、理论基础及方法、结构描述符的类型、ＱＳＢＲ研究进展及所面临的挑战等方面进行了论述．

藻类对偶氮染料的降解及定量结构-生物降解性研究

通过研究普通小球藻（ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｖｕｌｇａｒｉｓ） 、蛋白核小球藻（ Ｃｈｌｏｒｅｌｌａ ｐｙｒｅｎｏｉｄｏｓａ） 、斜生栅藻（ Ｓｃｅｎｅｄｅｓ ｍ ｕｓ ｏｂｌｉｑｕｕｓ） 对偶氮染料的降解作用，筛选出优势藻种并优化降解条件；对单偶氮染料进行了定量结构—生物降解性相关关系（ Ｑ Ｓ Ｂ Ｒ） 研究．３ 种藻均能利用偶氮染料为其生长的唯一 Ｃ、 Ｎ 源，使染料脱色，蛋白核小球藻具有更强的脱色能力；且藻在无 Ｎ 环境中的脱色率明显高于无 Ｃ 和正常环境；ｐ Ｈ 值对染料脱色影响较大，最佳ｐ Ｈ 值为中性；不同结构的单偶氮染料生物降解性相差很大，脱色率为９ ．１ ％ （８９ ．８ ％ ， Ｑ Ｓ Ｂ Ｒ 研究表明， 偶氮键的最低未占据轨道能量是控制生物降解的主要因素，而脱色率与染料的分子量无关．

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。

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.

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。

分子电性作用矢量用于芳香族化合物的定量结构-生物降解性相关研究

基于定量结构-生物降解性相关(QSBR)研究芳香族类化合物的性质具有重要意义。采用分子电性作用矢量(MEIV)表征芳香族有机物的分子结构,运用多元线性回归建立定量QSBR模型,同时采用逐步回归结合统计检测筛选模型变量,建立了60个芳香族化合物生物降解最大去除率(QTOD)与其结构间的回归方程。另外采用内部及外部双重验证的办法深入分析和检验模型的稳定性。建模的复相关系数(Rcum)、留一法(LOO)交互校验复相关系数(Qcum)和外部样本校验复相关系数(Qext)分别为0.891、0.809和0.877。表明用MEIV表征芳香族有机物分子结构信息较好,所建QSBR模型的稳定性和预测能力良好。

胺类捕收剂生物降解性能与其结构相关性研究

为研究胺类捕收剂分子结构与生物降解性之间的相关性，选取EHOMO、ELUMO、Vm、Clog P、μ以及分子二阶连接性指数。X作为胺类捕收剂的结构性参数，通过回归分析，建立了胺类捕收剂的定量结构一生物降解性能关系（QSBR）模型，并进行了预测。结果表明，Clog P、EHOMO（疏水性大小和电性参数）对胺类捕收剂的生物降解性能有显著影响。

卤代有机化合物生物富集因子的定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,通过多元线性回归(MLR)方法建立了一个包含9个描述符的卤代有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型。QSAR模型的调整决定系数R2adj=0.877,去一法交叉验证系数Q2LOO=0.873,外部验证系数Q2EXT=0.757,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力。采用欧几里德距离方法表征了模型应用域,并对模型进行了机理解释。所构建的模型,可以用于预测应用域内卤代化合物的BCF。

利用神经网络模型建立有机物厌氧生物降解性定量结构关系

利用三层前馈型BP神经网络 ,对试验测得的有机物厌氧生物降解性的定量指数和有机物分子连接性指数进行建模 ,得到有机物厌氧生物降解性定量结构关系 (QSBR)模型。探索了新的QSBR建模方法。

有机化学品生物富集因子定量结构-活性关系模型

依据经济合作与发展组织(OECD)关于定量结构-活性关系(QSAR)模型构建和使用导则,将780个有机化合物,以4:1的比例随机划分为训练集(624个化合物)和验证集(156个化合物),通过多元线性回归(MLR)方法构建了一个包含12个描述符的有机化合物鱼类生物富集因子(BCF)的QSAR模型.QSAR模型的调整决定系数R^2ad j=0.809,去一法交叉验证系数Q^2LOO=0.803,外部验证系数Q^2EXT=0.732,表明模型具有较好的拟合优度、稳健性和预测能力.采用欧几里德距离方法表征模型应用域,通过威廉姆斯图分析模型离群点,并对模型进行机理解释.所构建的模型,可以用于预测应用域内有机化学品的生物富集因子.

单环芳烃生物降解性与化学结构之间的定量关系

本文通过对单环芳烃生物降解机理的分析,得出影响单环芳烃生物降解性的因素主要是取代基的电子效应和位阻效应,建立了生物降解性与电子效应常数和位阻效应常数之间的关系,试验结果对这一关系进行了验证。

生物可降解共聚物PBST和PBS的结构与结晶性能

利用核磁共振氢谱和广角X射线衍射法研究了生物可降解共聚物聚对苯二甲酸-共-丁二酸丁二醇酯(PBST)的结构及结晶性能,并与聚丁二酸丁二醇酯(PBS)进行比较。结果表明:PBST为无规共聚物,其晶体结构为三斜晶系,PBS为均聚物,为单斜晶系,PBST的结晶度和结晶尺寸均比PBS的小。

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。

应用分子图形学、分子力学、量子化学及静电势研究农药分子结构与性能关系(ΧⅢ)──用比较分子力场方法研究4-肟醚基喹唑啉类化合物的结构与抗烟草花叶病毒活性的三维构效关系

应用比较分子力场分析 (Co MFA)方法研究 4 -肟醚基喹唑啉类化合物抗烟草花叶病毒活性的三维构效关系 (3 D-QSAR) ,引入分子的摩尔折射率 (MR)和偶极矩 (DIPOLE)分别作为 Co MFA的第三和第四个场 .在此基础上进行偏最小二乘 (PLS)分析 :交叉验证 (leave-one-out)结果为 r2cv=0 .4 43 ,非交叉验证 (novalidation)结果为 r2 =0 .93 2 ,说明所建立的模型有较好的可靠性 ,并且在三维等值线图的基础上得到了一个此类化合物的模拟作用模型 。

三维多孔生物可降解聚合物人工食管支架的结构与力学性能

为满足人工食管支架对材料结构与力学性能的要求,以聚乳酸(PLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)为原材料、圆柱形聚四氟乙烯为模板、氯化钠为致孔剂,制备了三维多孔生物可降解聚合物人工食管支架,并对食管支架的形貌、微观结构及其力学性能进行表征。结果表明:制备的PLA和PLGA人工食管支架具有三维多孔结构,经乙醇处理后,食管支架的长度、管径和孔隙率均有一定程度的降低。PLA和PLGA三维多孔食管支架的微观结构为无定型结构,乙醇处理在一定程度上提升了2种食管支架的结晶度。PLA和PLGA食管支架的断裂强度和缝合强力分别为(2.68±0.46)MPa、(3.68±0.98)N和(1.53±0.21)MPa、(2.21±0.65)N,乙醇处理后,2种食管支架的拉伸强度和缝合强力均有一定程度提升。2种食管支架的缝合强力均超过了食管支架移植时支架所能承受的缝合强力。

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。

喹唑啉类衍生物定量结构保留关系的研究

基于分子间的弱相互作用来建立定量结构与色谱保留关系模型 ,计算了 2 7种喹唑啉类衍生物的分子体积V、分子表面积S、偶极矩的平方 μ2 、前线轨道能 (Ehomo和Elumo)、最正原子的净电荷 (Qmax)和最负原子净电荷(Qmin) ,各种参数物理意义明确 ,计算简便 ;用逐步回归方法 ,最后选用S、μ2 和Elumo三个参数 ,建立了其在非极性柱OV 1和弱极性柱OV 2 5上的气相色谱定量结构保留模型 ,相关系数分别高达 0 9917和 0 9815。表明该模型可用于对喹唑啉类衍生物的气相色谱保留值的预测。

邻苯二甲酸酯化合物生物降解性与其化学结构的相关性

应用定量结构-活性关系(QSAR)研究方法,对邻苯二甲酸酯类化合物的好氧生物降解性能与其化学结构间的相关性进行了研究,建立了受试物的好氧生物降解速率常数与分子连接性指数和结构参数的定量关系.结果表明,对邻苯二甲酸酯类化合物而言,取代基的空间结构参数是影响受试物好氧生物降解性能的重要因素.

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.