定量結(jié)構(gòu)性質(zhì)關(guān)系研究及量子化學在其中的應用.pdf

1、定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系(Quantitative structure-activity relationship，QSAR)和定量結(jié)構(gòu)-性質(zhì)關(guān)系(Ouantitative structure.property relationship，QSPR)作為化學信息學的一個分支，是目前國際上的研究熱點之一，在化學、生命科學以及環(huán)境科學等方面都有著十分重要的理論水平和應用價值。本論文主要針對QSAR/QSPR研究中的熱點--定量結(jié)構(gòu)保留關(guān)系(Quan

2、titative structure-retention relationship，QSRR)進行了相應研究，同時為了進一步改進模型預測結(jié)果，將量子化學中的一些有價值信息考慮進來，以增加描述子的信息量，更好地描述分子結(jié)構(gòu)。具體可分為以下四個方面的內(nèi)容： 一、利用拓撲指數(shù)進行QSRR的研究。分別對同一結(jié)構(gòu)特征的分子體系和不同結(jié)構(gòu)特征的分子體系進行了程序升溫保留指數(shù)與其結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系研究，并建立相應預測模型。其中，對多氯聯(lián)苯系列(P

3、CBs)，采用主成分回歸方法，選擇14個主成分，相關(guān)系數(shù)R=0.9999，標準偏差S=2.4636，交互檢驗的預測偏差Err=3.0656；對液體燃油數(shù)據(jù)，對所選擇的部分分子結(jié)構(gòu)，利用主成分回歸法的相關(guān)系數(shù)R=0.9998，標準偏差S=9.987，交互檢驗所得標準偏差：Err=11.17。此結(jié)果將預測誤差控制在1％左右，滿足保留指數(shù)定性的要求。 二、繼續(xù)圍繞保留指數(shù)進行研究，對不同條件下所測得的保留指數(shù)之間的關(guān)系進行了詳細的討論

4、。提出了保留指數(shù)轉(zhuǎn)換的一種通用方法，可以實現(xiàn)任意升溫速率、任意初溫以及任意兩種固定相之間的程序升溫保留指數(shù)的轉(zhuǎn)換，使程序升溫保留指數(shù)數(shù)據(jù)為不同實驗室、不同色譜工作者所共享成為可能。 三、將量子化學應用于QSAR研究。通過計算拓撲指數(shù)與量子化學參數(shù)的廣義相關(guān)系數(shù)，比較了兩類參數(shù)之間的差異性，同時通過對多氯聯(lián)苯系列(PCBs)的幾類重要的物理化學性質(zhì)的預測，比較了兩類結(jié)構(gòu)參數(shù)在QSAR研究中的不同作用。結(jié)果表明，兩類參數(shù)具有各自的優(yōu)

5、勢，它們提供的結(jié)構(gòu)信息一定程度上能起到互補的作用，因此將兩者有機結(jié)合是建模的首選。 四、基于量子化學中的分子內(nèi)的原子(atoms in molecules，AIM)理論的思想，提出了一種新的量子拓撲指數(shù)(quantum topologicaldescriptors，QTD)。通過計算分子中的臨界點性質(zhì)，可以很好地描述分子的原子、鍵等結(jié)構(gòu)特征，還能有效地對分子之間的相似性進行比較。同時，在臨界點性質(zhì)基礎(chǔ)上導出的這種新的量子拓撲指數(shù)