抗生素等有機(jī)物的水解速率常數(shù)及產(chǎn)物研究.pdf

1、水解是有機(jī)化合物重要的降解途徑之一，水解速率常數(shù)是對其進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險評價的基礎(chǔ)參數(shù)，可以通過實(shí)驗(yàn)測定獲得。但是僅憑實(shí)驗(yàn)方法獲取水解數(shù)據(jù)存在耗時費(fèi)力、依賴設(shè)備和標(biāo)準(zhǔn)品等問題，非常有必要基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)發(fā)展預(yù)測方法。定量結(jié)構(gòu)-活性關(guān)系(QSAR)是目前應(yīng)用較為廣泛的預(yù)測技術(shù)，能夠基于化合物的分子結(jié)構(gòu)對其理化性質(zhì)、環(huán)境行為參數(shù)和毒理學(xué)參數(shù)進(jìn)行預(yù)測?？股仡惢衔镌谒h(huán)境中頻繁被檢出，其環(huán)境行為和生態(tài)風(fēng)險引起廣泛關(guān)注，對抗生素水解行為的實(shí)驗(yàn)研究很少，

2、水解預(yù)測模型未見報道。
　　依據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)提出的QSAR發(fā)展和使用導(dǎo)則，本研究采用多元線性回歸(MLR)算法構(gòu)建了酯類、酰胺類和抗生素類的水解速率預(yù)測模型?？紤]到抗生素類化合物的水解數(shù)據(jù)較為缺失，本文依照美國環(huán)境保護(hù)署于2008年制定的水解實(shí)驗(yàn)導(dǎo)則，測定了七個抗生素的水解速率，并對三個抗生素的水解產(chǎn)物進(jìn)行分析。主要研究發(fā)現(xiàn)如下:
　　(1)基于從數(shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)中收集的70個堿催化水解數(shù)據(jù)，構(gòu)建了酯類模型，模

3、型具有良好的擬合優(yōu)度、穩(wěn)健性和預(yù)測能力(R2adj=0.898，Q2LOO=0.851，Q2ext=0.651)?；趶臄?shù)據(jù)庫和文獻(xiàn)中收集的94個水解數(shù)據(jù)，構(gòu)建了酰胺類模型，模型具有一定的擬合優(yōu)度、穩(wěn)健性(R2adj=0.681，Q2LOO=0.647)和預(yù)測能力。
　　(2)基于20種抗生素的水解速率常數(shù)，構(gòu)建了抗生素的QSAR模型，模型具有良好的擬合能力、穩(wěn)健性(R2adj=0.885，RMSE=0.139，Q2LOO=0.8

4、48)。從模型描述符可以看出，分子大小、形狀、對稱性和原子分布等對水解速率影響較大。采用實(shí)驗(yàn)測試的阿莫西林、鹽酸強(qiáng)力霉素的水解數(shù)據(jù)作為抗生素類預(yù)測模型的驗(yàn)證集，模型預(yù)測能力良好。
　　(3)實(shí)驗(yàn)測定了七種抗生素的水解速率常數(shù)，其中阿莫西林、鹽酸強(qiáng)力霉素、氯霉素、羅紅霉素易水解;林可霉素、鹽酸環(huán)丙沙星、洛克沙砷不易水解。通過高分辨質(zhì)譜對阿莫西林、鹽酸強(qiáng)力霉素、青霉素G的水解產(chǎn)物進(jìn)行了表征，并對可能的水解路徑進(jìn)行了分析。以阿莫西林為例