应用分子全息QSAR技术预测硝基芳烃的遗传毒性

分子全息是一种新的分子结构表征技术，基于分子全息的结构．活性关系(HQSAR)技术具有高效、快速、预测能力高等优点，非常适合于分析大量数据样本．本文应用这一最新的QSAR技术，采用偏最小二乘回归技术，研究了54种硝基芳烃的致突变毒性，建立了QSAR定量预测模型．交叉验证和非交叉验证结果表明，模型具有良好的拟合效果和显著的预测能力，进一步的测试数据检验表明，模型具有高度的预测能力和很好的稳健性，可以用来对这一类典型的有毒有机污染物的毒性进行预测．     

分子全息QSAR方法预测苯衍生物对蝌蚪的急性毒性

采用半静态培养法测定了一系列苯衍生物对蝌蚪的12h致死毒性.应用分子全息QSAR方法构建了化合物的亚结构与毒性之间的定量模型,探讨了分子全息长度、碎片尺寸以及区分常数对模型质量的影响,并检验了模型的稳健性.结果显示,研究的51种苯衍生物的半致死毒性(12h log1 /LC₅₀,mol/L)分布在2.07～4.56之间.最优HQSAR模型以6～7为碎片尺寸,83为全息长度,6个主成分,Leave-One-Out交叉验证的r²_cv是0.849,最终的非交叉验证的拟合模型r² 为0.942 ,表明模型稳健性能良好,可用于预测苯衍生物的毒性.     

硝基苯类化合物对斜生栅藻毒性的HQSAR分析

利用分子全息定量结构-活性相关关系(HQSAR)技术研究了25种硝基苯类化合物对斜生栅藻的急性毒性与其结构之间的相关关系.应用偏最小二乘回归技术(PLS)建立了定量模型.在碎片长度为1~7、碎片区分参数为原子类型、化学键类型和连接性条件下,得到最佳模型(Q2=0.921,R2=0.992).为检验模型的预测能力,将数据集分成训练集和预测集.模型对预测集的预测结果与实测值吻合较好,表明模型的预测能力良好.最后利用色码图对模型中不同原子的贡献进行了解释.     

取代苯类化合物的二维息定量结构-活性相关研究

为了预测非反应性麻醉型化合物对发光菌的发光半抑制浓度,评价该类化合物的毒性效应,采用独特的二维HQSAR分析方法,根据分子碎片的类型,将分子结构转变成具有特征的分子指纹,并用数字进行标记。这些标记出的数字作为QSAR的描述符,经过偏最小二乘法计算,建立起化合物结构与生物毒性之间的相关关系,由此所获得的HQSAR预测值与实测值之间也存在较好的相关性,即-1g_(pre)EC_(50)=0.311 0.929(-1g_(exp)EC_(50))(n=13,r=0.964)。这一模型的预测效果明显优于传统的二维QSAR模型,其结果可以为定量评估同类化合物的生物毒性提供可靠依据。     

部分酯类化合物对四膜虫毒性的全息QSAR分析

全息定量结构活性相关分析(HolographicQSAR或HQSAR)能快速而简便的产生高统计质量和预测能力的QSAR模型。采用HQSAR分析了30个酯类化合物对四膜虫的毒性与分子结构之间的关系,及分子碎片大小和全息长度对QSAR模型的影响,得到的最佳QSAR模型的R2为0.981,Q2为0.912。此外还应用色码讨论了离群值产生的可能原因。     

改进的整合加和模型INFCIM及其应用于混合物毒性预测

目前,准确预测混合物毒性仍然面临着挑战, 为改进现有整合加和模型INFCIM,将该模型中“浓度=浓度+效应”形式修改为更加科学合理的“浓度=浓度+浓度”形式.利用分子电性距离矢量(MEDV)表征混合物组分的分子结构,以模糊数学中的隶属函数表征混合物组分的相似性和相异性,从而构建新的整合加和模型.利用6组六元混合物(共72个样本)验证模型的预测能力,结果表明,改进的模型能够准确预测无相互作用混合物毒性.在改进的模型中,利用多组混合物作为校正集,克服了INFCIM模型仅使用少量混合物数据作为校正集的缺点,使之更加可靠和具有代表性.     

氯代苯胺对斑马鱼的急性毒性的电性拓扑研究

基于拓扑理论计算了7种氯代苯胺分子的Kier和Hall的原子类型电性拓扑状态指数(E)f。通过多元线性回归和最佳变量子集回归方法建立了氯代苯胺对斑马鱼急性毒性(pLC5)0与其电性拓扑状态指数的最佳二元定量构效关系(QSAR)模型,其传统判定系数(R)2为0.978,逐一剔除法(LOO)的交互验证系数(Q)2为0.964。根据统计学观点,该模型具有良好的稳健性及预测能力,用该模型给出的估算值和实验值非常接近,优于相关文献的计算结果。从进入该QSAR模型的2个电性拓扑状态指数(E9,E2)6可见,所建的数学方程显示芳环内=C<及硝基中氮原子(=N≤)是影响其pLC50的主要结构因素。     

芳香族化合物在XAD-4上吸附机理的研究

通过批量吸附实验考查了7种芳香族化合物在XAD-4上的吸附热力学行为.结果表明,在实验条件下,Freundlich方程能很好地拟合这7种化合物在XAD-4上的等温吸附数据,且都为优惠吸附,吸附能力均随着温度的升高而降低.结合7种化合物的分子结构描述符和Freundlich方程的吸附平衡常数,建立了QSPR模型,较高的可决系数R2(0.991)、去一法交互检验可决系数R2CV(0.985)和外部预测集交互检验系数Q2ext(0.994)表明,该模型具有较高的稳定性能和预测能力.模型结果表明,水杨酸等7种芳香族化合物在XAD-4上的Freundlich吸附平衡常数与溶质疏水性能呈正比关系,与温度、溶质分子极性和溶质分子的氢键酸度常数呈反比关系.     

估算多氯联苯在鱼体内生物富集因子的分子连接性指数模型

根据 40个 PCB在鱼体内生物富集因子 ( BCF)的实测数据建立了分子连接性指数估算模型 .模型可决系数 0 .91 1 ,平均误差 0 .1 95个对数单位 .通过比较发现 ,对于单一类别化合物分子连接性指数模型比片段常数模型更精确 ,对分子整体结构特征的描述效率更高 ,但片段常数模型具有物理意义明确、变量选择及模型调整灵活的优点 .     

卤代苯化合物水溶解度及正辛醇/水分配系数的三维构效关系研究

对卤代苯化合物的水溶解度(-lg Sw)和正辛醇/水分配系数(lg Kow)分别进行了基于三维结构的比较分子场(Co MFA)和比较分子相似性指数(Co MSIA)分析,建立了三维定量结构-性质相关(3D-QSPR)模型,并将所获结果与密度泛函理论(DFT)方法得到的2D-QSPR模型进行了比较.结果表明:-lg Sw的Co MFA和Co MSIA模型交叉验证相关系数Q2分别为0.902和0.940,决定系数R2分别为0.982和0.986,模型稳定性和估算能力较好;lg Kow的Co MFA和Co MSIA模型Q2分别为0.926和0.988,R2分别为0.983和0.997;本研究所建的3D-QSPR模型的估算能力优于2D-QSPR模型;Co MFA和Co MSIA模型三维等势图表明,取代基的疏水效应对该类化合物的水溶解性能及正辛醇/水分配系数的影响更为显著,立体效应次之,静电场效应影响较小.     

用GFA建立苯衍生物对发光菌毒性的QSAR模型

文章用Accelrys公司Material Studio4.0软件计算100个苯衍生物发光菌EC50样本不同类型的分子描述符,并用其中的GFA模块对筛选后的描述符建立了QSAR预测模型。训练集所得的最优的5个模型是同等的,根据r2和r2cv,方程1选为最优模型,其r2=0.933,r2cv=0.929。预测集预测相关系数r2pred为0.70,说明该模型具有较好的预测能力。     

Heterogeneous Fenton degradation of azo dyes catalyzed by modified polyacrylonitrile fiber Fe complexes：QSPR (quantitative structure peorperty relationship) study

The amidoximated polyacrylonitrile (PAN) fiber Fe complexes were prepared and used as the heterogeneous Fenton catalysts for the degradation of 28 anionic water soluble azo dyes in water under visible irradiation. The multiple linear regression (MLR) method was employed to develop the quantitative structure property relationship (QSPR) model equations for the decoloration and mineralization of azo dyes. Moreover, the predictive ability of the QSPR model equations was assessed using Leave-one-out (LOO) and cross-validation (CV) methods. Additionally, the effect of Fe content of catalyst and the sodium chloride in water on QSPR model equations were also investigated. The results indicated that the heterogeneous photo-Fenton degradation of the azo dyes with different structures was conducted in the presence of the amidoximated PAN fiber Fe complex. The QSPR model equations for the dye decoloration and mineralization were successfully developed using MLR technique. MW/S (molecular weight divided by the number of sulphonate groups) and NN=N (the number of azo linkage) are considered as the most important determining factor for the dye degradation and mineralization, and there is a significant negative correlation betweenMW/S or NN=N and degradation percentage or total organic carbon (TOC) removal. Moreover, LOO and CV analysis suggested that the obtained QSPR model equations have the better prediction ability. The variation in Fe content of catalyst and the addition of sodium chloride did not alter the nature of the QSPR model equations.     

密度泛函方法预测二英类化合物(PCDD/Fs)的正辛醇/水分配系数

在B3LYP/6-31G水平上全优化计算了多氯代二苯并—对-二英和多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs)系列物的分子结构;基于得到的分子结构描述符,依据修正的线性溶解能理论,分别建立了PCDDs和PCDFs的正辛醇/水分配系数的定量结构-性质关系模型(R2分别为0.985和0.966),并用交叉验证法对模型进行了验证(q2分别为0.983和0.936),用t-检验对各变量进行了检验.检验结果表明,模型的预测能力优于AM1法、单苯环氯取代指数法和拓扑量子方法得出的模型.     

有机污染物分子连接指数与角质层同水分配系数的相关性

本文对价分子连接指数(~m~vX)的计算方法作了简要介绍,着重讨论了有机污染物三阶价分子连接指数(~3~vX)与其角质层同水分配系数(Kcw)的关系。结果表明:~3~vX与logKcw存在良好的线性关系、Kcw主要受其分子的结构特征如氯取代基、烃链和芳香环的影响。本文介绍的分子连接指数模型为一准确预测有机污染物的Kcw值的有效工具。     

基于PSO算法的BP神经网络对水体叶绿素a的预测

BP神经网络(Back Propagation Network)在水体富营养化评价及预测中已广泛应用,但传统BP算法的收敛速度慢并易陷入局部最优. 提出了一种基于微粒群(PSO)算法的BP神经网络模型,利用PSO对神经网络的权值进行修正,优化神经网络结构及算法全局收敛性. 选择最能代表明湖水质状况的5号采样点作为研究对象,把2009年4月—2010年3月的月样本插值为周样本,对明湖ρ(Chla)的短期变化趋势进行了预测,并用6号采样点数据来验证网络的泛化能力. 比较分析基于PSO算法的新模型与传统BP算法模型的预测精度表明,新模型有效克服了传统算法的缺点,提高了网络的预测能力和学习能力.      

基于决策树的城市在用车环检首检结果预测模型研究

在用车环检是机动车环保监督管理的有效手段,本文通过建立环检结果预测模型以达到事前管理的目的.研究使用通过简易瞬态工况法的数据库,采用决策树算法,建立了环检数据库数据预处理规则,证实了整数编码可用性和运算负荷小的优点,并采取过采样方法解决数据不平衡问题,通过ROC曲线确定子模型的超参数,建立了环检结果预警模型.结果显示,等级1级以上级别可涵盖90%的不合格车辆,累计行驶里程数、车龄对环检结果影响最大.研究表明,该方法复用性较强,有利于通过易获取的信息预测环检结果,可有效支持机动车排放分级分类管理和政策制定.     

密度泛函方法预测二英类化合物(PCDD/Fs)的正辛醇/水分配系数

在B3LYP/6-31G水平上全优化计算了多氯代二苯并一对-二(噁)英和多氯代二苯并呋喃(PCDD/Fs)系列物的分子结构;基于得到的分子结构描述符,依据修正的线性溶解能理论,分别建立了PCDDs和PCDFs的正辛醇/水分配系数的定量结构-性质关系模型(R2分别为0.985和0.966),并用交叉验证法对模型进行了验证(q2分别为0.983和0.936),用t-检验对各变量进行了检验.检验结果表明,模型的预测能力优于AM1法、单苯环氯取代指数法和拓扑量子方法得出的模型.     

3D-QSAR study on atmospheric half-lives of POPs using CoMFA and CoMSIA

3D-QSAR studies of persistent organic pollutants(POPs)screening for atmosphere persistence were performed by comparative molecular field analysis(CoMFA)and comparative molecular similarity index analysis(CoMSIA)methods.The mean and maximum half-life estimations for degradation in air of 49 UNEP POPs and possible POPs were modeled.Both groups’data have been modeled to obtain an average estimate and a predictive value for ranking and screening purposes.CoMFA and CoMSIA models have given cross-validation regre...