苯的衍生物、液晶分子和苯乙烯聚合的構(gòu)效關(guān)系的研究與分析.pdf

1、定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)相關(guān)(Quantitative Structure-Property Relationships QSPR)和定量結(jié)構(gòu)-活性相關(guān)(Quantitative Structure-Activity Relationships QSAR)的研究已成為化學(xué)和環(huán)境科學(xué)研究中的一個(gè)前沿領(lǐng)域。 定量構(gòu)效關(guān)系(QSPR/QSAR)是借助化合物的分子結(jié)構(gòu)參數(shù)和數(shù)學(xué)模型描述化合物的結(jié)構(gòu)與其物理化學(xué)性質(zhì)或生物活性之間的定量關(guān)系。通過(guò)這些

2、數(shù)學(xué)模型，我們可以預(yù)測(cè)一些未知化合物的物理化學(xué)性質(zhì)和生物活性等。 本論文從分子結(jié)構(gòu)的定量描述和結(jié)構(gòu)性質(zhì)定量關(guān)系建立的基本理論入手，研究了QSAR/QSPR方法在化學(xué)和環(huán)境科學(xué)方面的應(yīng)用。同時(shí)，著重論述了徑向基函數(shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(Radial Basis Function Neural Networks，RBFNNs)方法建立的QSAR/QSPR模型，并對(duì)所建立的模型做了分析評(píng)價(jià)。 本論文第一章介紹了定量構(gòu)效關(guān)系的概念、基本原理

3、、方法以及研究狀況。同時(shí)，詳細(xì)介紹了RBFNN算法、SVM算法和模型評(píng)價(jià)的基本原理及近年來(lái)的一些重要應(yīng)用。 本論文第二章具體介紹了利用HM方法、RBFNN方法和SVM方法在化學(xué)和環(huán)境科學(xué)中的應(yīng)用。簡(jiǎn)單介紹如下： 1.應(yīng)用QSAR方法研究了92個(gè)取代苯類(lèi)化合物對(duì)魚(yú)的毒性。運(yùn)用HM方法和RBFNN方法分別建立了這些取代苯類(lèi)化合物的結(jié)構(gòu)與毒性關(guān)系之間的線(xiàn)性和非線(xiàn)性模型。這兩種方法對(duì)測(cè)試集的相關(guān)系數(shù)的平方(R2)分別為0.867

4、和0.876，相應(yīng)的均方根誤差(RMSE)為0.223和0.205。通過(guò)對(duì)所建模型的預(yù)測(cè)能力評(píng)估和與其它文獻(xiàn)結(jié)果的比較，可以看出，我們的RBFNN模型有較好的預(yù)測(cè)能力。對(duì)所選描述符進(jìn)行了詳細(xì)合理的解釋?zhuān)欣诎l(fā)現(xiàn)毒性機(jī)理，能夠?yàn)榄h(huán)境評(píng)估做出新的貢獻(xiàn)。 2.QSPR方法用于預(yù)測(cè)42個(gè)向熱型液晶的向列轉(zhuǎn)變溫度(TN)。HM方法、RBFNN算法和SVM方法分別被用來(lái)構(gòu)建這個(gè)數(shù)據(jù)集三種預(yù)測(cè)模型?；趶较蚧瘮?shù)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(RBFNN)方法所

5、建立的這個(gè)最優(yōu)的QSPR模型給出的結(jié)果如下：對(duì)于訓(xùn)練集的平方相關(guān)系數(shù)(R2)是0.984，對(duì)于測(cè)試集的平方相關(guān)系數(shù)(R2)是0.953，對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)集的平方相關(guān)系數(shù)(R2)是0.973；對(duì)于訓(xùn)練集的均方根誤差(RMSE)是2.19，對(duì)于測(cè)試集的均方根誤差(RMSE)是4.13，對(duì)于整個(gè)數(shù)據(jù)集的均方根誤差(RMSE)是2.99。通過(guò)對(duì)整個(gè)數(shù)據(jù)集的多樣性分析和所建模型的預(yù)測(cè)能力評(píng)估及與其它文獻(xiàn)結(jié)果的比較，可以看出，我們的RBFNN模型有很好

6、的預(yù)測(cè)能力。對(duì)所選描述符進(jìn)行合理的解釋?zhuān)欣诶斫庥绊懴驘嵝鸵壕У南蛄修D(zhuǎn)變溫度的因素。 3.應(yīng)用HM方法和RBFNN方法分別建立了60℃時(shí)，90個(gè)轉(zhuǎn)變?cè)噭?duì)于苯乙烯聚合反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)鏈轉(zhuǎn)變常數(shù)的定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系模型，并探討了影響苯乙烯的自由基聚合鏈轉(zhuǎn)變常數(shù)的結(jié)構(gòu)因素。通過(guò)所建模型的預(yù)測(cè)能力評(píng)估和預(yù)測(cè)模型應(yīng)用領(lǐng)域的討論及預(yù)測(cè)結(jié)果比較表明，RBFNN方法模型性能要優(yōu)于HM方法模型。討論表明，氫鍵和電荷是和60℃時(shí)苯乙烯的自由基聚合鏈