构建基于GHS标准的黑头呆鱼(Pimephales promelas)急性毒性二元分类模型

鱼类急性毒性参数是进行化学品生态风险评估、分类标签等工作不可或缺的毒性指标。本文选取634个有机化学品对黑头呆鱼(Pimephales promelas)的急性毒性数据,并依据"全球化学品统一分类和标签制度"(GHS)中推荐的分类标准,将急性毒性值小于和大于100 mg·L-1的物质分别划分为有毒物质和无毒物质。以分类结果为建模指标,构建了基于欧几里德距离的K最近邻(k NN)二元分类模型。评估结果表明,模型训练集和验证集的预测准确度(Q)、敏感性(Sn)和特异性(Sp)参数均大于0.7,说明模型具有较好的预测能力。因而,在化学品分类标签工作中,可使用该模型预测缺失的鱼类急性毒性类别。     

QSAR法研究芳烃类化合物的生物毒性

基于表征生物活性的原子点价Bi并构建芳烃类化合物的拓扑指数Ln,并用L0,L1及指示参数N与芳烃类化合物对发光菌、大型蚤、呆鲦鱼的急性毒性关联,得到了良好的相关性,相关系数依次为0.9489、0.9787、0.9648,所建QSAR模型具有良好的稳定性和预测能力,估算结果均明显优于文献方法。     

取代苯酚类化合物生物毒性的模拟预测

以化合物中的非氢原子及非氢原子之间的关系为结构描述符,对部分取代苯酚类化合物结构进行了参数化表征.通过多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLS)建立了化合物结构与毒性关系模型,分析了影响化合物毒性的结构参数,并将结果与文献进行了对比.2个模型的相关系数分别达0.984和0.988,模型具有良好的拟合能力与预测能力;化合物苯环上的取代基越多,该化合物可能具有较大的毒性值;本文取得的结果明显优于文献结果.本文对于环境中的有机污染物的结构与生物毒性关系研究具有一定的参考价值.     

苯砜基乙酸酯类化合物对大型蚤的急性毒性效应以及定量结构活性相关分析

以大型蚤（Daphnia magna）为模型生物，测定了20种苯砜基乙酸酯类化合物在静态实验系统中的急性毒性效应，应用电荷模型方法对化合物的急性毒性进行定量结构-活性相关（QSAR）研究，结果表明，电荷方法建立的模型具有较高的预测能力（自由度校正的相关系数r^2adj=0.922），在所应用的诸多参数中，MW（分子量）、Qo(化合物中氧原子所带静电荷的平方值的和的平方根）、Q^2s（硫原子所带静电荷的平方值的和）三个参数的统计意义最为显著，对预测模型的分析可知，化合物中的基团-SO2-是活性中心，另外，两个含氧基团-NO2和-CO2-对化合物的活性也有较大的贡献。     

化学品正辛醇空气分配系数定量预测模型研究

正辛醇-空气分配系数是描述化学品在空气和环境有机相之间分配的一个关键参数,对化学品分配、迁移、转化规律和生态效应评价具有重要意义。采用量子化学方法对309个化合物进行结构优化,采用遗传算法筛选最优结构描述符,运用多元线性回归和神经网络算法构建化学品正辛醇-空气分配系数预测模型。模型方程表明影响化学品正辛醇-空气分配系数的3个参数为分子中非氢原子个数(Nsk)、3D-MoRSE描述符(Mor12u)、氮原子和氧原子数目(n HDon)。拟合结果显示,多元线性回归模型决定系数R2和标准误差分别为0.911和0.880,神经网络模型决定系数R2和均方根误差分别为0.839和0.830。基于杠杆(leverage)法评价模型的应用域,结果表明模型具有较强的稳健性、预测性和拟合能力。通过定量结构-活性关系(QSAR)预测技术可弥补正辛醇-空气分配系数测试数据的缺失,减少测试费用和评估数据的不确定性。     

羟基自由基反应常数定量预测模型

羟基自由基(·OH)反应常数对于表征有机污染物在大气环境中持久性具有重要意义.依据经济合作与发展组织(OECD)关于QSAR模型构建与验证的导则,采用量子化学方法对覆盖了不同种类的722个化合物进行结构优化,遗传算法筛选最优结构描述符,运用多元线性回归构建化学品羟基自由基反应常数预测模型.拟合结果显示,多元线性回归模型决定系数R2和标准误差分别为0.819和0.508,基于leverage法评价模型的应用域,结果表明模型具有较强的稳健性、预测性和拟合能力.美国环保局EPI Suite中AOPWIN模块羟基自由基反应常数预测模型没有给出明确的应用域,利用所建模型与美国EPI Suite对化学物质进行比较,其中,有85个化学物质预测优于EPI Suite软件.通过定量结构-活性关系(QSAR)预测技术可弥补羟基自由基反应常数测试数据的缺失,减少测试费用和评估数据的不确定性.     

神经网络用于卤代肉桂酸对羊角月牙藻毒性的预测研究

卤代肉桂酸因具有肉桂酸一样的抑菌、抗氧化和抗微生物活性作用,故被广泛应用于医药、化妆品和农药等生产行业.为了研究卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性与其分子结构之间的定量构效关系,基于分子拓扑理论,计算了14个卤代肉桂酸分子的4类分子结构参数,筛选了电性拓扑状态指数(E13)和电性距离矢量(M15)作为理论结构描述符,将其与卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性进行回归分析,并将这2种参数作为神经网络法的输入层参数,采用2-2-1的神经网络结构,构建了相关性良好的预测毒性的神经网络模型,模型的总相关系数(R总)为0.951,预测的毒性值与其相应文献实验值的相对平均误差为4.49％,吻合度较好,利用模型预测了另外12种卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性.结果表明,卤代肉桂酸对羊角月牙藻急性毒性与2种分子结构参数具有良好的非线性关系.     

部分含氯芳烃结构与孔雀鱼半数致死浓度(-logLC_(50))定量活性相关研究

构建了不同类型的分子顶点之间的电性关系作为结构描述符,对部分含氯芳烃化合物结构进行了参数化表征,共得到7个与化合物结构密切相关的结构描述符。逐步回归(SMR)筛选变量后,分别运用多元线性回归(MLR)和偏最小二乘回归(PLS)建立了化合物结构与孔雀鱼半数致死浓度(-log LC50)之间的关系模型,两模型建模相关系数(r2)分别为0.871、0.862;"留一法"交互检验的相关系数(Q2)分别为0.808、0.589。结果表明分子结构描述符能恰当地表征化合物结构特征,所建模型具有良好的稳定性和预测能力。     

应用Abraham方程研究有机污染物对七种水生生物的毒性

通过研究141种对7种水生生物(发光菌、江水细菌、绿藻、大型溞、鲤鱼、黑头呆鱼,古比鱼)的毒性,建立了非极性麻醉型和极性麻醉型有机物的毒性与辛醇/水分配系数的对数lg Kow的相关性,并对该相关性进行了理论解释.同时,建立了Abraham参数与7种水生生物毒性的预测模型,根据Abraham参数和预测模型的系数,对有机污染物与生物毒性作用机理进行了理论分析.在此基础上,对Abraham毒性模型回归系数进行主成分分析,发现有机污染物对7种水生生物的毒性机理具有一定种间相似性和种间差异性,通过有机污染物对7种水生生物种间相关性研究发现,近缘物种种间具有良好的相关性,说明这些物种具有较相似的毒性作用机理,而非近缘物种种间相关性较差,说明这些物种种间毒性机理存在一定差异.     

可离子化有机污染物对大型溞的毒性及QSAR研究

取代苯酚、苯胺和苯甲酸类化合物是在环境水体中具有较强生物毒性的芳香族可离子化有机化合物,它们在水体中对水生生物和水生生态系统都有较大危害。测定此类化合物在p H值为6、7.8和9的条件下对大型溞的24 h急性毒性,计算化合物在不同p H值条件下的中性态分子所占比例F0。研究毒性与F0的相关性,结果表明F0对取代苯酚和苯甲酸类化合物的毒性的影响较大而对取代苯胺毒性的影响很小。对于卤代苯甲酸类化合物,毒性与疏水性的相关性较好,但是羟基苯甲酸类化合物的毒性与疏水性参数的相关性很差,引入量子化学参数EHOMO和取代羟基个数NOH,可以改进苯甲酸类化合物的模型的质量。     

含氯苯酚类化合物结构表征与毒性预测

将有机化合物中的不同非氢原子及非氢原子之间的关系参数化得到新的结构描述符,运用该描述符对部分含氯苯酚类化合物分子结构进行了参数化表征。采用偏最小二乘回归(PLS)方法构建了化合物结构与毒性(-lg IC50)之间的关系模型,模型的建模相关系数(R2)为0.948,"留一法"交互检验的相关系数(Q2)为0.922,标准偏差(SD)为0.184。结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征,所建模型稳定性好、预测能力强,对于酚类化合物QSAR研究具有一定的参考价值。     

含氯苯酚类化合物结构表征与毒性预测

将有机化合物中的不同非氢原子及非氢原子之间的关系参数化得到新的结构描述符，运用该描述符对部分含氯苯酚类化合物分子结构进行了参数化表征。采用偏最小二乘回归(PLS)方法构建了化合物结构与毒性(-lgIC₅₀)之间的关系模型，模型的建模相关系数(R²)为0.948，“留一法”交互检验的相关系数(Q²)为0.922，标准偏差(SD)为0.184。结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征，所建模型稳定性好、预测能力强，对于酚类化合物QSAR研究具有一定的参考价值。     

酚类化合物结构与醇/水分配系数(logK_(ow))关系研究

将不同非氢原子自身及非氢原子之间的关系参数化并构建出新的结构描述符,对部分酚类化合物分子结构进行了参数化表达。采用逐步回归(SMR)与多元线性回归(MLR)相结合的方法建立了化合物结构与醇/水分配系数(log Kow)之间的关系模型,模型的建模相关系数(r)为0.988,标准偏差(SD)为0.121;"留一法"交互检验的相关系数(Q2)为0.966,标准偏差(SDCV)为0.148。结果表明结构描述符能较好地表征化合物分子结构特征,所建模型稳定性好,预测能力强,对于酚类化合物QSPR研究具有一定的参考价值。     

神经网络法预测分子总表面积的研究

本文用误差反向传播人工神经网络（ＡＮＮ）预测有机分子的总表面积，提出一组分子描述码（描述分子的分支性、不饱和性和成环性）作为输入的特征参数，预测结果：对于烷烃、烯烃、炔烃、脂环烃、芳烃、卤代烃、醇、醛、酮、酸、酯、胺、硫醇、杂环等１４类有机物平均误差为２．５８％，对于多环芬烃平均误差为２．８８％。根据ＡＮＮ法提供的信息，用统计分析的方法，得到分子总表面积与分子描述码之间的关联式，用它估算分子总表面     

多环芳烃光解活性的量子化学研究

应用量子化学从头算HF／6-311 G(d)和B3LYP／6-311 G(d)方法计算了16种PAHs的多种量子化学参数，选取六种参数为分子结构的描述符，采用最小二乘法对16种PAHs的光解半衰期进行逐步多元线性回归分析，得到两个PAHs光解半衰期的QSAR模型，模型具有较高的相关系数，可有效地用于预测PAHs的光解半衰期，结果表明，HF方法所得模型优于B3LYP方法所得的模型，所得模型与基于半经验PM3算法的QSAR模型相比较，HF从头算方法所建立的QSAR模型比半经验PM3算法的结果要好，在所考查的诸多参数中，分子最高占有轨道特征值EHOMO对PAHs光解半衰期起着决定作用，最后，运用所得模型预测了3种PAHs的光解半衰期。     

卤代苯甲醚正辛醇/水分配系数(lgKow)的QSPR研究

基于卤代苯甲醚类化合物的定量结构与性质关系,对其中有正辛醇/水分配系数(lgKow)数据的43个卤代苯甲醚进行了HF/6-31G·水平上的结构优化,并在优化结构的基础上进行了分子静电势及其导出参数的计算.选取其中的27个化合物作为训练集,应用多元线性回归方法对卤代苯甲醚的lgKow与分子结构参数进行了关联,其余16个化合物作为测试集.结果表明:分子静电势参数结合分子最低空轨道能级可以很好地表达卤代苯甲醚的lgKow与其分子结构间的定量关系,所建立的QSPR模型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卤代苯甲醚类化合物QSPR研究中的适用性.     

分子表面积的精确和经验计算及其在QSAR中的应用

本文列出了精确计算分子表面积的公式，在分子几何结构优化的基础上，可用此式得到准确的分子表面积，用该法对２０种氯代酚进行了计算，所得分子表面积能很好地预言其正辛醇／水分配系数，并且用分子表面积（或取代基数）加上ＯＨ基的表面积，能很好预言其对发光菌的产性。此外，还提出了计算公子表面积的经验方法－碎片加和法，此法应用于某些取代烃化合物，也得到正辛醇／水分配系数很好的相关性。