硫醇、醛酮、硫醚分子量子拓?fù)浠瘜W(xué)的QSPR-QSAR研究.pdf

1、定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)相關(guān)（quantitative structure-property relationship,QSPR），定量結(jié)構(gòu)-活性相關(guān)者（quantitative structure-activity relationships QSAR）的研究已成為化學(xué)、環(huán)境、生命等學(xué)科研究中的一個(gè)前沿領(lǐng)域。分子拓?fù)渲笖?shù)作為從分子圖提取出來(lái)的不變量，能有效表征分子的大小、形狀、分支等結(jié)構(gòu)特征，以此建立定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)/活性模型并對(duì)分子的性質(zhì)/活性

2、進(jìn)行估算和預(yù)測(cè)，已成為分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)/活性關(guān)系QSPR/QSAR研究的重點(diǎn)和前沿。近些年來(lái)發(fā)展的量子化學(xué)通過(guò)表征分子的某種特征而實(shí)現(xiàn)分子結(jié)構(gòu)信息的數(shù)值化，量子化學(xué)方法能夠合理有效的對(duì)化合物分子層面進(jìn)行有效的表征。本文將分子拓?fù)浞椒ㄅc量子化學(xué)方法結(jié)合起來(lái),將量子化學(xué)方法計(jì)算的部分結(jié)果引入分子的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)中,構(gòu)建新的分子量子拓?fù)渲笖?shù)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)/活性規(guī)律進(jìn)行量子拓?fù)浠瘜W(xué)的定量描述。
　　本文主要從以下方面進(jìn)行：
　　（1

3、）結(jié)構(gòu)優(yōu)化和量化計(jì)算運(yùn)用密度泛函理論(DFT)，采用Gaussian03程序，在不同基組B3LYP水平上對(duì)硫醇、醛酮、硫醚等化合物的分子進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)的優(yōu)化。并對(duì)分子的Gibbs自由能（G）、恒容摩爾熱容（CV）、熵（S）、配分函數(shù)（lgQ）、最高占據(jù)軌道(HOMO)能量（eH）、最低空軌道（LUMO）能量（eL）、羰基碳氧原子的電荷(QC、QO)、偶極矩（m）、原子間的距離（d）等進(jìn)行理論計(jì)算。
　?。?）指數(shù)構(gòu)建改進(jìn)硫醇、醛酮、

4、硫醚等化合物分子的距離矩陣，將原距離矩陣中原子的拓?fù)渚嚯x替換成量子化學(xué)計(jì)算的實(shí)際原子的空間距離，在矩陣的對(duì)角線上引入按原子的基團(tuán)電負(fù)性計(jì)算的原子的平衡電負(fù)性，計(jì)算改進(jìn)矩陣的最大特征值λmax，按式QT=logN*logλmax，計(jì)算得分子量子拓?fù)渲笖?shù)QT。
　?。?）模型建立將計(jì)算的分子量子拓?fù)渲笖?shù)QT結(jié)合Gaussian所計(jì)算的量化參數(shù)，采用多元線性回歸分別建立硫醇、醛酮、硫醚等化合物性質(zhì)的回歸模型。所建硫醇8種性質(zhì)的模型大部分

5、回歸的R值在0.99以上；72個(gè)脂肪醛酮的沸點(diǎn)模型R>0.99，色譜保留指數(shù)模型 R>0.98；61個(gè)硫醚的四種色譜保留指數(shù)模型R>0.93，3個(gè)大于0.95。總體上所建模型合理有效。
　?。?）模型檢驗(yàn)對(duì)所建立的模型采用留一交叉驗(yàn)證法（LOO CV）及隨即抽樣法進(jìn)行驗(yàn)證。將計(jì)算所得預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比較，留一交叉檢驗(yàn)法的多重相關(guān)系數(shù)RCV模型的R值接近，表明構(gòu)建的模型穩(wěn)健、合理、有效。
　　該方法有望在物質(zhì)的QSPR/QS