本文主要研究内容
作者陈梦瑶（2019）在《手性化合物的比旋光度预测及绝对构型自动识别》一文中研究指出：手性化合物的绝对构型的实验检测通常是昂贵且耗时的,而比旋光度的理论预测可以辅助解决这一问题。本论文通过机器学习方法进行了对映体绝对构型的自动识别,并定量地预测了手性分子的比旋光度值,具体研究内容如下:1.手性离子液体的绝对构型的自动识别编码手性阳离子结构的PAS描述符与代表非手性阴离子的二进制指示变量相结合构成分子手性描述符。通过相向传播人工神经网络(CPG NN)进行手性离子液体的比旋光度预测。输出层的映射图清楚地显示了PAS描述符具有区分左旋和右旋化合物的能力,并将具有高比旋光度绝对值的化合物分配到特定的区域。此外,CPG网络揭示了含有不同阴离子的离子液体所覆盖化学空间的多样性,并使阳离子、阴离子和比旋光度之间的关系可视化。CPG NN最终定量预测的结果为:测试集的RMSE=22°。基于相同的数据集和手性描述符,CPG NN正确地识别了测试集中大部分对映体的绝对构型。由于PAS描述符属于分类指数,而且在定量预测中,监督的机器学习法往往优于半监督的CPG网络,所以我们又提出了定量的ePAS描述符,并利用多层感知器(MLP),随机森林(RF)和多线性回归(MLR)建立定量预测模型。其中,结果最好的模型为:将PAS和ePAS描述符结合,递交到RF中进行变量选择,然后使用最相关的30维描述符建立RF模型。最终,相应的训练集和测试集的RMSE均在10°~11°之间。所得定量结果明显优于使用PAS描述符的结果。若将RF应用于定性预测,则所得模型能正确地识别测试集中95%对映体的绝对构型。2.手性氟化物的比旋光度预测采用PAS描述符代表44对手性氟化物对映体,建立了定性与定量的比旋光度预测模型。对于定性预测,采用+1和-1代表比旋光度的符号作为CPG网络的输出。训练集中的化合物在映射图上的分布验证了PAS描述符具有区分左旋和右旋氟化物的能力。将测试集的PAS描述符也映射到训练过的CPG NN中,测试集的8对对映体显示在被激活的神经元上并正确分类。对于整个数据集进行leave one-pair out交叉验证,44对中有41对对映体的绝对构型被正确地识别。以上结果表明,建立的定性模型令人满意,可以正确地识别大部分的L-化合物和D-化合物。分别采用PAS,PAS+ePAS和cPAS描述符表示手性氟化物的结构,建立定量模型。由于不相关的变量可能会增加计算的复杂性并导致分类的准确性降低,因此我们基于RF的变量重要性选择描述符,并将其用于定量构效关系研究。其中,由手性氟化物共有的结构特征衍生的cPAS描述符得到了包含11个变量的子集。采用这个子集所建立的RF模型得到了最好的定量预测结果。对于整个数据集的leave one-pair out交叉验证,其结果为R=0.969,RMSE=11.4°。此外,数据集中有30个化合物的比旋光度是在氯仿中测量的,我们使用机器学习的方法预测了这30个化合物的比旋光度,并与文献中量子化学的计算结果进行了对比。结果表明,机器学习法不仅可以快速预测氟化物的比旋光度,同时能够达到量子化学计算的准确度。3.仲醇手性拆分的主产物的绝对构型预测从文献中挑选出了34个仲醇及以它们为反应底物在同一条件下进行手性拆分得到的对映体产物和对映体过量值(ee)。为了预测对映体产物中主产物的绝对构型,分别用+1代表主产物和-1代表次产物。采用PAS描述符描述仲醇对映体,并分别通过CPG网络、多层感知器(MLP)、多元线性回归(MLR)和随机森林(RF)建立定性预测模型。所得结果指出,整个数据集交叉验证的正确率为97%~100%。此外,根据RF、M5和Greedy选择的变量,我们发现轨道的电负性和电荷密度对预测主产物的绝对构型起着重要的作用。
Abstract
shou xing hua ge wu de jue dui gou xing de shi yan jian ce tong chang shi ang gui ju hao shi de ,er bi xuan guang du de li lun yu ce ke yi fu zhu jie jue zhe yi wen ti 。ben lun wen tong guo ji qi xue xi fang fa jin hang le dui ying ti jue dui gou xing de zi dong shi bie ,bing ding liang de yu ce le shou xing fen zi de bi xuan guang du zhi ,ju ti yan jiu nei rong ru xia :1.shou xing li zi ye ti de jue dui gou xing de zi dong shi bie bian ma shou xing yang li zi jie gou de PASmiao shu fu yu dai biao fei shou xing yin li zi de er jin zhi zhi shi bian liang xiang jie ge gou cheng fen zi shou xing miao shu fu 。tong guo xiang xiang chuan bo ren gong shen jing wang lao (CPG NN)jin hang shou xing li zi ye ti de bi xuan guang du yu ce 。shu chu ceng de ying she tu qing chu de xian shi le PASmiao shu fu ju you ou fen zuo xuan he you xuan hua ge wu de neng li ,bing jiang ju you gao bi xuan guang du jue dui zhi de hua ge wu fen pei dao te ding de ou yu 。ci wai ,CPGwang lao jie shi le han you bu tong yin li zi de li zi ye ti suo fu gai hua xue kong jian de duo yang xing ,bing shi yang li zi 、yin li zi he bi xuan guang du zhi jian de guan ji ke shi hua 。CPG NNzui zhong ding liang yu ce de jie guo wei :ce shi ji de RMSE=22°。ji yu xiang tong de shu ju ji he shou xing miao shu fu ,CPG NNzheng que de shi bie le ce shi ji zhong da bu fen dui ying ti de jue dui gou xing 。you yu PASmiao shu fu shu yu fen lei zhi shu ,er ju zai ding liang yu ce zhong ,jian du de ji qi xue xi fa wang wang you yu ban jian du de CPGwang lao ,suo yi wo men you di chu le ding liang de ePASmiao shu fu ,bing li yong duo ceng gan zhi qi (MLP),sui ji sen lin (RF)he duo xian xing hui gui (MLR)jian li ding liang yu ce mo xing 。ji zhong ,jie guo zui hao de mo xing wei :jiang PAShe ePASmiao shu fu jie ge ,di jiao dao RFzhong jin hang bian liang shua ze ,ran hou shi yong zui xiang guan de 30wei miao shu fu jian li RFmo xing 。zui zhong ,xiang ying de xun lian ji he ce shi ji de RMSEjun zai 10°~11°zhi jian 。suo de ding liang jie guo ming xian you yu shi yong PASmiao shu fu de jie guo 。re jiang RFying yong yu ding xing yu ce ,ze suo de mo xing neng zheng que de shi bie ce shi ji zhong 95%dui ying ti de jue dui gou xing 。2.shou xing fu hua wu de bi xuan guang du yu ce cai yong PASmiao shu fu dai biao 44dui shou xing fu hua wu dui ying ti ,jian li le ding xing yu ding liang de bi xuan guang du yu ce mo xing 。dui yu ding xing yu ce ,cai yong +1he -1dai biao bi xuan guang du de fu hao zuo wei CPGwang lao de shu chu 。xun lian ji zhong de hua ge wu zai ying she tu shang de fen bu yan zheng le PASmiao shu fu ju you ou fen zuo xuan he you xuan fu hua wu de neng li 。jiang ce shi ji de PASmiao shu fu ye ying she dao xun lian guo de CPG NNzhong ,ce shi ji de 8dui dui ying ti xian shi zai bei ji huo de shen jing yuan shang bing zheng que fen lei 。dui yu zheng ge shu ju ji jin hang leave one-pair outjiao cha yan zheng ,44dui zhong you 41dui dui ying ti de jue dui gou xing bei zheng que de shi bie 。yi shang jie guo biao ming ,jian li de ding xing mo xing ling ren man yi ,ke yi zheng que de shi bie da bu fen de L-hua ge wu he D-hua ge wu 。fen bie cai yong PAS,PAS+ePAShe cPASmiao shu fu biao shi shou xing fu hua wu de jie gou ,jian li ding liang mo xing 。you yu bu xiang guan de bian liang ke neng hui zeng jia ji suan de fu za xing bing dao zhi fen lei de zhun que xing jiang di ,yin ci wo men ji yu RFde bian liang chong yao xing shua ze miao shu fu ,bing jiang ji yong yu ding liang gou xiao guan ji yan jiu 。ji zhong ,you shou xing fu hua wu gong you de jie gou te zheng yan sheng de cPASmiao shu fu de dao le bao han 11ge bian liang de zi ji 。cai yong zhe ge zi ji suo jian li de RFmo xing de dao le zui hao de ding liang yu ce jie guo 。dui yu zheng ge shu ju ji de leave one-pair outjiao cha yan zheng ,ji jie guo wei R=0.969,RMSE=11.4°。ci wai ,shu ju ji zhong you 30ge hua ge wu de bi xuan guang du shi zai lv fang zhong ce liang de ,wo men shi yong ji qi xue xi de fang fa yu ce le zhe 30ge hua ge wu de bi xuan guang du ,bing yu wen suo zhong liang zi hua xue de ji suan jie guo jin hang le dui bi 。jie guo biao ming ,ji qi xue xi fa bu jin ke yi kuai su yu ce fu hua wu de bi xuan guang du ,tong shi neng gou da dao liang zi hua xue ji suan de zhun que du 。3.zhong chun shou xing ca fen de zhu chan wu de jue dui gou xing yu ce cong wen suo zhong tiao shua chu le 34ge zhong chun ji yi ta men wei fan ying de wu zai tong yi tiao jian xia jin hang shou xing ca fen de dao de dui ying ti chan wu he dui ying ti guo liang zhi (ee)。wei le yu ce dui ying ti chan wu zhong zhu chan wu de jue dui gou xing ,fen bie yong +1dai biao zhu chan wu he -1dai biao ci chan wu 。cai yong PASmiao shu fu miao shu zhong chun dui ying ti ,bing fen bie tong guo CPGwang lao 、duo ceng gan zhi qi (MLP)、duo yuan xian xing hui gui (MLR)he sui ji sen lin (RF)jian li ding xing yu ce mo xing 。suo de jie guo zhi chu ,zheng ge shu ju ji jiao cha yan zheng de zheng que lv wei 97%~100%。ci wai ,gen ju RF、M5he Greedyshua ze de bian liang ,wo men fa xian gui dao de dian fu xing he dian he mi du dui yu ce zhu chan wu de jue dui gou xing qi zhao chong yao de zuo yong 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自河南大学的陈梦瑶，发表于刊物河南大学2019-09-20论文，是一篇关于手性化合物论文,绝对构型论文,比旋光度论文,手性描述符论文,机器学习法论文,河南大学2019-09-20论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自河南大学2019-09-20论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：手性化合物论文; 绝对构型论文; 比旋光度论文; 手性描述符论文; 机器学习法论文; 河南大学2019-09-20论文;