DFT法用于部分取代芳烃急性毒性研究

为探寻取代芳烃类有机物结构与毒性的关系,采用DFT-B3LYP/6-311G全优化计算获得了部分取代芳烃的量子化学参数,结合化合物疏水参数(log P)建立了取代芳烃化合物结构-生物毒性关系(QSAR)模型。通过逐步回归得到的5变量模型复相关系数(R)为0.958,标准偏差(SD)为0.313。再用留一法(Leave-one-out,LOO)交互检验对模型进行了评价,得到的复相关系数(RCV)为0.918,标准偏差(SDCV)为0.433,结果表明所建模型具有较好的稳定性和预测能力。     

取代芳烃对呆鲦鱼急性毒性的QSAR研究

应用密度泛函方法(DFT)在B3LYP/6-311G**水平上全优化计算25个取代芳烃的量子化学参数,结合疏水性参数与化合物对呆鲦鱼的急性毒性进行定量构效关系研究(QSAR)。经逐步回归筛选变量后,所建多元线性回归方程的相关系数R及去一法交互检验复相关系数R2cv分别为0.967和0.907。用预测集样本进行了外部预测,所得外部预测样本复相关系数R2ext和外部预测集交互检验Q2ext分别为0.881和0.836。模型结果显示:分子疏水性参数logP较大时具有较大的脂溶性,化合物的毒性较大;取代基的吸电子能力越强,苯环的正电性越大,化合物的毒性越大。     

取代芳烃对呆鲦鱼急性毒性的QSAR石开究

应用密度泛函方法（DPT）在B3LYP／6-311G＊＊水平上全优化计算25个取代芳烃的量子化学参数,结合疏水性参数与化合物对呆鲦鱼的急性毒性进行定量构效关系研究（QSAR）。经逐步回归筛选变量后,所建多元线性回归方程的相关系数R及去-法交互检验复相关系数R^2cv分别为0．967和0．907。用预测集样本进行了外部预测,所得外部预测样本复相关系数R^2ext和外部预测集交互检验Q^2ext分别为0．881和0．836。模型结果显示：分子疏水性参数logP较大时具有较大的脂溶性,化合物的毒性较大;取代基的吸电子能力越强,苯环的正电性越大,化合物的毒性越大。     

含氟取代苯类化合物lgK_(ow)和-lg1/EC_(50)的QSPR研究

采用Gaussian 98程序,在B3LYP/6-311G**和HF/6-311G**2种水平上全优化计算了24个含氟取代苯化合物的分子结构,基于得到的分子结构描述符,分别建立了用于预测含氟取代苯化合物正辛醇/水分配系数(lgKow)和毒性(-lg1/EC5)0的模型,预测lgKow的模型包含3个变量(偶极矩(μ),总能量(TE)和热能修正值(Et)h),预测-lgl/EC50的模型包含2个变量(分子中原子最负的电荷(q-)和零点振动能(ZPE))。用交叉验证法对模型的稳定性进行了验证(q分别为0.8480和0.9154),并用t-检验和变异膨胀因子(VIF)对2个模型中各变量的显著性和自相关性进行了检验。预测-lg1/EC50的模型的预测能力优于溶剂化能参数得出的模型。     

MEDV描述子预测取代芳烃类化合物的藻毒性

以分子电性距离矢量(MEDV)描述子有效表征43个取代芳烃类化合物的分子结构,应用基于预测变量的选择与模型化(VMSP)方法,建立化合物的封闭体系绿藻(Pseudokirchneriella subcapitata)毒性(48 h EC₅₀)与其分子结构之间的定量相关(QSTR)模型. 应用多元线性回归方法建立的QSTR模型具有较高的相关系数(r0.891 1)及LOO(Leave-One-Out)检验相关系数(q0.810 2),表明该模型具有良好的估计能力与稳定性. 应用28个化合物的训练集样本构建QSTR模型预测外部检验集,结果表明,训练集模型也具有良好的预测能力.      

含苯环化合物对发光菌急性毒性QSAR研究

文章通过将化合物中骨架非氢原子进行分类、参数化转换、构建非氢原子间的关系而得到新的结构描述符,并且将其用于28个含苯环类化合物的结构参数化表征。通过多元线性回归建立含苯环类化合物的分子结构与对发光菌急性毒性(-lg EC_(50))之间的关系模型,模型的相关系数为0.960,标准偏差为0.191。构建的模型可以用于含苯环类化合物对发光菌急性毒性的预测,为环境中的有毒化合物的定量结构-毒性关系研究提供参考。     

用电性拓扑态预测苯砜基乙酸酯对发光菌的毒性效应

应用电性拓扑态(Electrotopological State, E-state)指数模拟分析了a-取代苯砜基乙酸酯类化合物对发光菌的毒性(15min-EC50, mmol/L),构建了一个4变量QSAR模型.模型的相关系数(R²a_dj)和标准偏差(SD)分别为0.944和0.062,模型具有较高的预测能力和可靠性.模型分析表明,砜基和酯基是该类化合物的活性中心;化合物的疏水能力以及化合物与受体分子间的偶极/极化作用和氢键效应对化合物毒性起着重要影响.     

几种酚衍生物对青海弧菌Q67毒性的3D-QSAR研究

测定了16种酚衍生物对青海弧菌(Q67)的半致死浓度EC50(mol·L-1),通过比较分子力场分析方法(CoMFA)和比较分子相似性指数分析方法(CoMSIA),对16种酚衍生物的毒性进行了三维定量结构-活性相关(3D-QSAR)研究,建立了CoMFA和CoMSIA模型.其中CoMFA模型交叉验证相关系数Q2=0.703,非交叉验证相关系数R2=0.983,F检验值F=178.635;CoMSIA模型交叉验证相关系数Q2=0.588,非交叉验证相关系数R2=0.946,F检验值F=52.074,所建立的模型均有较强的稳定性和良好的预测能力.通过分析比较CoMFA和CoMSIA的三维等势图,全面直观地了解了酚衍生物的结构对致毒性的影响.在酚类化合物毒性作用过程中,化合物的氢键供受体特性因素起主要作用,其次是取代基的电负性和疏水性特征.     

取代芳烃对藻类毒性与结构参数之间的定量关系研究

采用OECD标准方法测定了40种取代芳烃化合物对绿藻的48h急性毒性,毒性最强的是邻二硝基苯,其lg1 EC50为5 04;毒性最弱的是苯酚,其lg1 EC50仅为2 46。计算得到所研究化合物的分子最低空轨道能((ELUMO))、分子最高占有轨道能((EHOMO))、范德华面积((sVdW))及分子量(Mw)。对化合物毒性和结构参数进行了定量的结构与活性关系(QSARs)研究。所研究化合物对绿藻的毒性主要分子的轨道能和空间参数有关。方程(lg1 EC50=-1 029(EHOMO)+0 025(sVdW)-8 322,R2(adj)=0 824)有很好的预测能力,训练组的平均相对误差为6 10%,测试组的平均误差为6 99%。苯酚和苯胺类化合物属于极性麻醉剂,其毒性与空间参数或疏水性有关;硝基苯类是反应型化合物,可作为亲电子试剂,产生相应的潜在毒性更强的亚硝基化合物,其毒性一般与分子轨道能有关。      

烷基苯磺酸盐类表面活性剂的QSTR研究

运用拓扑指数研究方法 ,对表面活性剂做QSTR—表面活性剂的急性毒性与其结构之间定量关系研究 ,证明烷基苯磺酸钠系列表面活性剂对蓝鳃鱼的急性毒性与其结构之间具有明显的相关性。通过回归分析得到其对鱼类的急性毒性 (Y)与分子二阶连接性指数 (2 Xn)的相关模型方程式为 :Y =0 .2 30 1 +0 .6573(2 Xn- 6 .6885) 2 ;其复相关系数R >0 .98,标准偏差E =32 .71 0 3,平均标准偏差D =0 .1 1 69。运用上述相关方程式计算一系列该类化合物的急性毒性 ,计算值与文献实验值吻合性好 ,表明计算公式可靠性较高 ,可以为众多的同名系列化合物急性毒性的预测和评价提供一种新的方式和手段。     

含氟取代苯类化合物lgKow和-lg1/EC50的QSPR研究

采用Gaussian98程序,在B3LYP／6-311G＊＊和HF／6-311G＊＊2种水平上全优化计算了24个含氟取代苯化合物的分子结构,基于得到的分子结构描述符,分别建立了用于预测含氟取代苯化合物正辛醇冰分配系数（lgKow）和毒性（-lg1/EC50）的模型,预测lgKow的模型包含3个变量（偶极矩（μ）,总能量（TE）和热能修正值（Eth））,预测-lg1/EC50的模型包含2个变量（分子中原子最负的电荷（q-）和零点振动能（ZPE））。用交叉验证法对模型的稳定性进行了验证（q分别为0.8480和0.9154）,并用t-检验和变异膨胀因子（VIF）对2个模型中各变量的显著性和自相关性进行了检验。预lg1/EC50的模型的预测能力优于溶剂化能参数得出的模型。     

环糊精对苯砜基乙酸酯的增溶作用及QSPR研究

以10种苯砜基乙酸酯化合物为对象,测定了β-环糊精(β-CD)对该类化合物的增溶作用效应;并应用K_ow和电性拓扑态指数对包合物稳定常数(Ks)进行了模拟分析,构建了QSPR模型.模型的相关系数(R²_adj)和标准偏差(SD)分别为0.972、0.971和0.057、0.059,模型具有较高的预测能力和可靠性.研究表明,β-CD与该类化合物形成1:1包合物,增加了苯砜基乙酸酯类化合物的水溶性;包合物形成类似于化合物在辛醇相和水相之间的分配,CD腔体内高能水分子的释放、化合物苯基与CD腔体间的范德华相互作用及砜基氧原子和CD端口羟基的氢键作用是包合物稳定性的决定因素.     

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.     

氯代苯胺对斑马鱼的急性毒性及3D-QSAR分析

研究了2-氯-4-硝基苯胺、4-氯-3-硝基苯胺、2-氯-5-硝基苯胺、2,4-二氯苯胺、3,4-二氯苯胺、2,5-二氯苯胺、2,3-二氯苯胺对斑马鱼(Brachydanio rerio)的96 h急性毒性,96 h LC50分别为6.99,2.58,8.63,7.79,6.08,5.23,0.49 mg/L.运用三维定量结构活性相关模型(3D-QSAR)对这些化合物的毒性效应和构效关系进行了分析和评价,估算毒性值与实际观测值相关性较好,相关系数R2＝0.907.      

基于GLM模型和神经网络研究芳烃化合物对藻类毒性

工业的快速发展和溢油事故的频繁发生所产生的大量芳烃化合物正威胁海洋生态系统的健康,建立芳烃化合物物化性质与小球藻急性毒性间的非线性模型,是预测未知芳烃化合物对藻类毒性的主要手段之一.本研究以实验获取的25种芳烃化合物对小球藻96h的毒性数据为基础,采用密度泛函理论(DFT)中的B3LYP方法,在6-311G**基组上全优化计算25种芳烃化合物结构参数和热力学参数,通过逐步广义线性回归(GLM)、小波神经网络(WNN)和T-S模糊神经网络(T-SFNN)等方法,对芳烃化合物物化性质和藻类抑制毒性的非线性关系进行拟合和逼近.F检验表明,逐步GLM方程是显著的(p<0.001).配对t检验表明,GLM、WNN、T-SFNN3种模型都是可信的;决定系数(R2>0.96)表明3个模型具有很高的精确性.上述结果证明本文建立的模型具有良好的拟合度和解释能力,可以预测未知芳烃化合物对小球藻的急性毒性.模型误差计算结果表明,WNN的精度最高(mse=0.0076,mae=0.0533),采用WNN方法进行建模,预测未知芳烃化合物对小球藻的急性毒性是最合适的.     

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.     

咪唑类离子液体毒性的QSAR/QSPR研究

离子液体因其独特的物化性质广受关注,被誉为"新一代绿色溶剂".用定量结构-性质/活性相关(QSAR/QSPR)方法建立了43种咪唑类离子液体毒性的多元线性回归预测模型,并用10种物质进行了外部测试.模型中包含了启发式算法筛选出的6个结构描述符,其统计数据分别为R2=0.921,R2CV=0.894,F=70.35,S2=0.098,外部测试集的R2=0.952.结果表明,该模型具有良好的可靠性,可用于咪唑类离子液体的毒性预测.     

基于3D-QSAR的多氟烷基磷酸二酯对斑马鱼的脂毒性预测

为研究多氟烷基磷酸二酯(DiPAPs)对斑马鱼的脂毒性作用,构建15种全氟化合物与过氧化物酶体增殖物激活受体β(PPARβ)结合的三维定量构效关系模型(3D-QSAR),分别对6∶2和8∶2的DiPAPs与PPARβ结合亲和力进行预测;基于分子对接分别研究6∶2和8∶2 DiPAPs与PPARβ的相互作用;分别考察6∶2和8∶2 DiPAPs暴露对斑马鱼Pparβ表达的影响,对3D-QSAR预测结果进行验证。结果表明,6∶2和8∶2 DiPAPs的半数竞争效应浓度(pIC₅₀)的预测值分别为3.73,3.63 mol/L,说明二者可能均具有过氧化物酶体增殖活性;6∶2和8∶2 DiPAPs主要通过氢键和疏水作用与PPARβ结合,且6∶2 DiPAP结合活性更强;二者分别暴露后,PPARβ表达量均显著上调,且50 ng/L 6∶2 DiPAP组比50 ng/L 8∶2 DiPAP组的表达量更高,与模型预测结果一致。综上,6∶2和8∶2 DiPAPs可通过影响斑马鱼PPARβ的表达,产生脂毒性。研究结果可为评估DiPAPs这类新型全氟/多氟烷基化合物在水环境中的生态风...     

取代苯对人体细胞的定量结构—遗传毒性研究

通过微核实验,测定了 36 种取代苯类化合物对人体外周血淋巴细胞的遗传毒性;并构建了遗传毒性与分子结构参数之间的 QSAR 模型.结果表明,有 34 种化合物显著地导致了微核的产生,具有明显的遗传毒性;遗传毒性的大小与分子结构描述符辛醇-水分配系数(MlogP)、x 轴主惯性矩(Principalx)、γ 极化率[Polar(γ)]等存在良好的结构-活性相关关系,所建模型的相关系数 R² =0.718,具有较高的预测能力,可用来预测取代苯类化合物的遗传毒性.     

醇酚类化合物毒性的QSAR研究

化合物毒性与描述符通常呈现为非线性关系,量子化学计算的化合物分子描述符中包含诸多无关特征与冗余特征.最大相关最小冗余(m RMR)是应用较广泛的特征选择方法,但当前的m RMR对连续型因变量不适用,且存在相关性测度与冗余性测度不可比的缺陷.定量构效关系(QSAR)研究中因变量(毒性)与自变量(描述符)多为连续型变量,本文以非线性的距离相关系数(d Cor)取代线性的Pearson相关系数(R),在非线性条件下实现了相关性测度与冗余性测度可比,由此提出了新的特征选择方法 m RMR-d Cor.3个醇酚类化合物毒性QSAR数据集的分析表明,基于m RMR-d Cor选择特征的支持向量回归(SVR)模型独立预测Q2分别为0.954、0.941、0.981,明显优于参比模型与文献报道,m RMR-d Cor选择的多数保留分子描述符得到文献报道支持.m RMR-d Cor在化合物QSAR、定量构质关系等研究中有广泛应用前景.