含硫芳香羧酸酯衍生物QSAR的从头算方法研究

论文摘要

在有机污染化学和生态毒理学中,结构活性关系（QSAR）技术具有两个最基本的功能:一是对一些化学品的环境行为和生态毒性进行预测、评价和筛选;二是探求污染物的毒性作用机制,为发展污染控制技术和风险削减技术提供理论指导。因此,理想的QSAR 模型应该具有高度的预测能力,又具有明确的物理意义。在有机污染物的结构活性关系研究中,量子化学计算是获得分子结构参数的重要途径。通过对化合物进行量子化学计算,可以获得有关分子的电子结构和立体结构信息,如分子轨道能级、原子的电荷密度、极化率以及分子的静电荷等。量子化学计算方法中的从头计算法（ab initio）在理论上最严格,计算结果最精确,近年来,随着计算机运算速度的不断提高,ab initio 方法已成为国际量子化学计算的主流。本文采用从头算方法（ab initio）中的Hartree-Fock 方法（简称HF 方法）、密度泛函理论方法（Density functional theory,简称DFT）中的不同基组,计算了苯硫基、苯亚砜基和苯砜基含硫芳香羧酸酯三类共66 个化合物的结构参数和热力学参数,利用SPSS11.5 for windows 统计软件和GQSARF2.0 软件,采用多元逐步回归法拟合得到与溶质-溶剂相互作用有关的物理化学性质与结构参数和热力学参数之间的QSAR 方程,这些物理化学性质包括辛醇/水分配系数（Kow）、色谱容量因子（kW）、毒性（EC50和LC50）、溶解度（Sw）等。为了检验模型的可靠性,首先检查模型中的变量之间是否存在共线性,再采用部分样本法和逐一（Leave-one-out,简称LOO 方法）交叉验证（Cross-validation）法对模型进行预测性检验。在由不同的基组和方法得到的相关关系模型中,B3LYP/6-31G*方法得到的模型优于其他模型,说明方法精度越高,基组越大,计算得到的结果越准确,据此拟合得到的相关方程的相关性也增加。根据所得QSAR 模型对苯砜基羧酸酯类化合物的的活性机理进行探讨。分析得到的模型发现,各模型中的极化率（或体积）的标准回归系数明显高于其它变量的标准回归系数,即极化率（或体积）对苯砜基羧酸酯类化合物的活性影响

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 QSAR 概述
• 1.2 QSAR 研究特点及意义
• 1.3 QSAR 的研究方法
• 1.4 QSAR 的研究中的量子化学方法
• 1.4.1 分子轨道计算方法
• 1.4.2 量子化学参数
• 1.5 QSAR 的国内外研究现状及应用前景
• 1.6 本文的研究内容及创新之处
• 第二章 实验方法
• 2.1 体系的选择
• 2.2 活性参数的收集
• 2.3 量子化学参数的计算
• 2.4 建模方法-多元逐步回归法
• 2.4.1 多元逐步回归法的原理
• 2.4.2 线性溶剂化能方程
• 2.5 模型的验证方法介绍
• 2.5.1 共线性检验-膨胀系数法
• 2.5.2 预测能力验证
• 第三章 苯硫基羧酸酯类化合物活性相关研究
• 3.1 结构参数之间的两两相关性
• 3.2 毒性与参数的相关性
• 3.2.1 毒性与结构参数的相关性
• 3.2.2 毒性与所有参数之间的相关性
• 3.2.3 与AM1 结果的比较
• 3.3 水溶解度与参数的相关性
• 3.4 小结
• 第四章 苯亚砜基羧酸酯化合物活性相关研究
• 4.1 毒性与参数的相关性
• 4.2 辛醇/水分配系数与参数的相关性
• 4.3 色谱保留容量因子与参数的相关性
• 4.4 小结
• 第五章 苯砜基环烷酸酯类化合物活性相关研究
• 5.1 结构参数之间的两两相关性
• 5.2 毒性与参数的相关性
• 5.2.1 毒性与结构参数的相关性
• 5.2.2 毒性与所有参数的相关性
• 5.2.3 与AM1、CoMFA 和CoMSIA 结果的比较
• 5.3 辛醇/水分配系数与参数的相关性
• 5.4 色谱容量因子与参数的相关性
• 5.4.1 色谱容量因子与结构参数的相关性
• 5.4.2 色谱容量因子与所有参数的相关性
• 5.4.3 与AM1 结果的比较
• 5.5 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间所发表的论文
• 致谢