定量结构—活性相关研究进展

ＱＳＡＲ方法用于预测环境中化学品的归宿及其毒性与日骤增，本文着重研究ＱＳＡＲ方法在不同领域中的进展和成就，不仅论述了我们关心的ＱＳＡＲ文献本身，而且还讨论了它的基础部分，精选ＱＳＡＲ模式在生态毒理学中的应用以及物理化学性质的估算等。     

电子参数σ及其在QSAR中的应用

本文阐述了ＱＳＡＲ研究中常用的几个电子参数σ的定义、测试方法及估算方法，对可利用数据进行了归纳整理，并通过实例阐述了其在ＱＳＡＲ中的重要作用。     

定量构效关系(QSAR)在环境化学中的进展与方法

定量构效关系(QSAR)是化学品安全评价中有用的工具之一。本文叙述它的应用背景、基本原理、学科历史进展、概念模型、数学模型和算法,着重介绍作者开发的实用量子化学计算程序包,用以产生分子结构参数,所建立的化学物质毒性数据库可用来获取大量生物活性数据,还可用模式识别程序包构筑构效定量关系。本文对其研究前景也作了叙述。     

有机物的结构——活性/性质定量关系及其在环境化学和环境毒理学中的应用

有机物结构-活性定量关系研究(QSAR,Quantitative Structure-Activity Relationship)用于环境化学和环境毒理学领域取得了引人注目的成功。有机污染物在环境中的行为,尤其在生物体内的富集和致毒是环境化学和环境毒理学的主要研究方向之一。QSAR法可以从已有的大量情报中最大量地提取有关环境污染物结构—活性关系进行深入的研究。     

取代芳烃对酵母菌毒性的定量结构－活性相关研究

定量测定了苯胺类、苯甲酸类、卤代苯类、苯腈类、硝基苯类、苯酚类等６类化合物对酵母菌的生长抑制毒性，结果表明化合物的最小产生清晰抑菌圈浓度Ｃ＿（ｍｉｚ）与辛醇－水分配系数及一阶分子连接性价指数有如下关系：ｌｏｇ（１／Ｃ＿（ｍｉｚ））＝０．３８ｌｏｇＫ＿（ｏｗ）＋０．３３￣１Ｘ￣ｖ－０．３８ｒ＝０．９２ｓ＝０．２２ｎ＝７７．在上述６类取代苯类化合物中，它们与酵母菌的反应性大小有如下顺序：卤代苯类≈苯甲酸类＜苯胺类＜苯腈类＜苯酚类＜硝基苯类化合物；用Ｆｒｅｅ－Ｗｉｌｓｏｎ法研究各基团对酵母菌毒性的贡献大小，其顺序为：—Ｂｒ（０．８４）＞—Ｃｌ（０．５４）＞—ＣＨ＿３（０．３９）＞—ＮＯ＿２（０．３５）＞—ＣＯＯＨ（０．１９）≈—ＯＨ（０．１７）≈—ＣＨＯ（０．１７）≈—ＣＮ（０．１４）＞—Ｆ（—０．０３）＞—ＮＨ＿２（—０．０８）．苯胺类、苯腈类、苯酚类、硝基苯类化合物对酵母菌的毒性与化合物的分子连接性指数３Ｘｖ、４Ｘ、３Ｘ有良好的相关性．     

取代联苯的定量结构活性相关及联合毒性研究

测定了18种取代联苯对大型蚤(Daphnia magna)24h的单一毒性(24h-EC₅₀)及其混合物联合毒性.对单一毒性进行了定量结构活性相关(QSAR)分析,建立了辛醇-水分配系数(lgK_ow)模型,理论线性溶剂化能相关(TLSER)模型及量子化学参数模型,表明量子化学参数模型能很好地预测取代联苯的单一毒性.混合物联合毒性研究表明,取代联苯的联合毒性机制为浓度相加效应,并且根据浓度相加预测了混合物半数抑制浓度(EC_50mix),预测值与实验值非常吻合.     

有机磷农药对乙酰胆碱酯酶的抑制作用及QSAR研究

以碘化硫代乙酰胆碱为底物,二硫代二硝基苯甲酸为显色剂,采用分光光度法测定了21种有机磷农药对乙酰胆碱酯酶(AChE)的半抑制浓度(IC₅₀).运用多元线性回归分析以及参数间的自相关分析建立有机磷农药对AChE抑制作用的QSAR模型.模型分析表明,有机磷农药对AChE的抑制作用主要受特定方向上的原子极化率及原子的电拓扑状态的影响,是多因素综合作用的结果.模型可解释高达78%的数据变异和显著的预测能力(q²=0.653),表明有机磷农药对AChE的抑制作用可借助结构活性关系模型进行预测与评价.     

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。     

芳烃类有机物结构与活性相关的模式参数研究

从理论上探讨有机物生物活性效应的相关模式,选用７种典型分子表征参数,对４７种芳香烃类有机物的大型蚤毒效应进行相关分析,结果表明,芳烃类有机物分子对生物活性的影响为：疏／亲水性＞电性效应＞空间效应,实验给出了多元优化回归方程。     

硝基多环芳烃的致突变性与理化参数之间的定量结构活性关系

硝基多环芳烃因具有直接致突变性、潜在致癌性以及在环境中的广泛存在而引起人们的关注。本文在硝基多环芳烃的致突变活性与理化参数（正辛醇－水分配系数、水溶解度、分子连接性指数）之间建立了１０个定量结构活性关系式。并利用溶解度与致突变性之间的结构活性关系对５０种硝基多环芳烃的致突变能力进行预测，正确率达７８％。     

羧酸及其衍生物急性毒性的QSAR研究

基于定量结构-活性相关性(QSAR)原理,研究了27种羧酸及其衍生化合物结构与其急性毒性LC50之间的内在定量关系。应用遗传算法从大量结构参数中优化筛选出与LC50最为密切相关的五个参数作为分子描述符,得出影响羧酸及其衍生物急性毒性的主要结构特征为分子的大小及其空间效应等。分别采用支持向量机(SVM)方法和多元线性回归(MLR)方法建立了相应的QSAR预测模型,并对所建模型分别进行了内部验证和外部验证。结果表明,两种模型均具有较高的稳定性、预测能力及泛化性能。其中,支持向量机模型对训练集和预测集样本的预测平均绝对误差分别为0.149和0.211,优于多元线性回归方法所得结果。     

应用定量结构-性质相关法预测有机物的亨利常数

建立了预测有机物亨利常数的定量结构－性质相关方程，回归分析结果表明，此方程可以解释２０６种有机物９８％的实验数据变异，标准偏差为０．２５个对数单位，应用该方程能很好地预测许多有机化合物的亨利常数值。     

定量构效关系在环境化学中的应用

本文介绍近十年来国外文献中定量构效关系(QSAR)在环境化学中应用典型实例及作者的五个方面工作,旨在说明QSAR方法确是化学品安全评价的有用工具之一。文中探讨该方法应用的局限性及将来可能的进展。     

WRGIM（1）模型参数辨识方法及其应用

提供了带有残差修正的ＧＩＭ（１）模型参数的辨识方法。结果表明，该方法具有简便易行，预测精确的特点。     

GM（1,1）模型参数辨识新法及其应用

介绍了ＧＭ（１，１）模型参数的辨识方法，并应用该方法进行了某地ＣＯＤ排放量时间序列的ＧＭ（１，１）建模。结果表明，这种方法等价，等效于传统建模方法，具有简便易行、预测精度高的特点。由于其简捷、高效，而显示出这种方法独特的优越性和广泛的实用性。     

取代苯胺和苯酚类化合物对大型(Daphnia magna Straus)的定量结构-活性关系研究

研究了３６个取代苯胺和苯酚类化合物对大型溲的急性毒性，应用正辛醇／水分配系数，线性溶解能关系参数和分子连接性指数得出了该类化合物的定量构效关系方程，这些方程可以用来进行该化合物危害性初评。ＬＳＥＲ法得到的ＱＳＡＲ方程拟合效果较好，增大分子体积及偶极性－极化性，均可增大毒性，化合物与蛋白质等生物大分子的氢键键合作用是导致该类化合物毒性高于其基本毒性的原因。     

苯砜基环烷酸酯类化合物的结构与急性毒性关系的密度泛函理论研究

用密度泛函理论方法,在B3LYP／LANL2DZ水平上,计算了28个苯砜基环烷酸酯类化合物的结构参数;将结构参数作为理论描述符,导出苯砜基环烷酸酯类化合物的分子结构参数(α、εa、q^-和μ)与对发光菌毒性(EC50和LC50)的定量关系方程,并用交叉验证法验证,r^2分别为0.9509和0.9320,q^2分别为0．9318和0．9025,其结果优于AM1、CoMFA和CoMSIA方法的计算结果．     

酚类化合物在模拟海水中的生物耗氧特性及其构效相关研究

测定了10种酚类化合物在模拟海水中的ρ(BOD5),并采用一阶价分子连接性指数(1XV)、二阶价分子连接性指数(2XV)、辛醇-水分配系数(lg KOW) 、分子最高占据轨道能(EHOMO)、分子最低空轨道能(ELUMO)和分子偶极距(μ)作为受试化合物的分子结构参数进行构效相关(QSAR)分析.结果表明:在初始质量浓度相同的情况下,烷基酚类化合物的ρ(BOD5)随着取代烷基的增大而减小.同一取代基取代位置不同,ρ(BOD5)也不同.对于同一取代位置,甲基酚的ρ(BOD5)要大于氨基酚.空间参数是影响酚类化合物在模拟海水中耗氧特性的主要因素,化合物的亲脂性对ρ(BOD5)的影响也不容忽视,而电性效应对酚类化合物在模拟海水中ρ(BOD5)的影响表现得并不明显.      

基于遗传算法的PLS分析在QSAR研究中的应用

将遗传算法和偏最小二乘法结合应用于定量结构活性关系研究中 ,进行变量选择和建立最终模型 .以较少的变量个数包含较多的变量信息 ,且变量间没有线性相关问题 ,因而得到较好的 QSAR模型 .将这种方法应用于氯代酚和单取代苯 2种系列化合物 ,可以得到几种常规多元回归分析方法不能得到的质量较高的 QSAR模型 .