取代芳烃化合物的结构表征和对发光菌毒性的估计与预测.pdfVIP

取代芳烃化合物的结构表征和对发光菌毒性的 估计与预测 廖立敏1，2 ，李建凤1 1.重庆大学化学化工学院，重庆（400044 ） 2. 内江师范学院化生系，四川内江（641112 ） 摘 要：根据非氢原子类型分类、基于非氢原子相对电负性和非氢原子间距离等进行计算得到 的分子电性距离矢量(MEDV)为描述子，对取代芳烃的结构进行表征。用多元线性回归(MLR) 方法，研究并建立了取代芳烃定量结构-急性毒性关系的 6 变量模型，其复相关系数为 0.914 ； 上述模型对 40 个取代芳烃急性毒性的预测值与实验值能较好吻合，留一法交互检验的结果为 Rcv=0.855 。结果表明所建模型具有良好的稳定性和预测能力。 关键词：取代芳烃；描述子；分子电距矢量；定量结构活性相关 中图分类号: O621.14 文献标识码:A 取代芳烃在化工生产中用途很广,但多数都有毒性,其毒性对水生物的生长和繁殖有不同程 度的影响,人类食用体内残留有这些化合物的水生物会造成二次中毒[1],它们对环境的污染已日 益受到重视。因此,通过定量构效关系(QSAR)的研究预测化合物的毒性并对其加以监控,这对保 护环境具有重要意义。构建化合物定量结构-活性关系，需要引入相关描述子。长期以来，人们 在探寻有机物的活性与结构之间的定量关系(QSAR)方法上做了许多工作。例如可利用化合物分 子的几何及连接特征、分子拓扑结构和各种物化参数等对分子进行描述，然后借助多元线性回 归等方法建立化合物定量结构-活性关系模型，进而预测化合物生物活性。取代芳烃用途很广, 但大多数有毒,是环境中主要的有机污染物之一[2 ,3 ,4] ，本文对取代芳烃结构进行表征时，忽略非 骨架氢原子的影响，将非氢原子根据与其相连的非氢原子数目进行分类，再考虑到非氢原子电 负性和非氢原子之间的距离等对分子性质的影响，采用了本实验室提出的分子电性距离矢量 (MEDV)为描述子[5, 6] ，用多元线性回归方法，对 40 种取代芳烃的生物活性进行了定量相关性 研究，发现取代芳烃化合物对发光细菌的毒性与分子电性距离矢量之间存在良好的线性关系。 建立的 6 变量定量结构-毒性关系模型的相关系数分别为 0.914 ；采用留一法( leave-one-out， LOO)交互检验的结果为Rcv=0.855 。结果表明所建模型具有良好的稳定性和预测能力。 1. 取代芳烃的结构表征 本实验室曾提出了分子电距矢量，并应用到烷、醇、多环体系等多种有机化合物包括沸点 密度，保留指数等多种性质的定量结构与性质以及抗艾滋病药物环尿素类化合物的结构表征与 ， ， ， ， 生物活性的定量预测等相关研究中[5 6 7 8 9] 。分子电距矢量考虑的是各类非氢原子之间的电性 相互作用，而非氢原子与氢原子之间的键可以看成是定域的，对非氢原子之间的电性相互作用 无影响。按非氢原子与其它非氢原子连接的数目分类，如果某非氢原子与 k 个非氢原子相连， 则该原子就称为第 k 原子类型，对于已经发现和合成的绝大多数有机物分子中各种非氢原子最 多只有 4 种原子类型，这 4 种非氢原子发生相互作用可以组合成以下几种方式:M1j( j ≥1),M2j(j ≥2),M3j( j ≥3),M4j( j ≥4) 。利用下式计算分子电距矢量各元素。 -1- k l 式中d