定量結構性質(zhì)關系研究及量子化學在其中的應用.pdf

1、定量結構-活性關系(Quantitative structure-activity relationship，QSAR)和定量結構-性質(zhì)關系(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--定量結構保留關系(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，更好地描述分子結構。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。分別對同一結構特征的分子體系和不同結構特征的分子體系進行了程序升溫保留指數(shù)與其結構之間的關系研究，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構，利用主成分回歸法的相關系數(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，比較了兩類結構參數(shù)在QSAR研究中的不同作用。結果表明，兩類參數(shù)具有各自的優(yōu)

5、勢，它們提供的結構信息一定程度上能起到互補的作用，因此將兩者有機結合是建模的首選。 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、鍵等結構特征，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)基礎上導出的這種新的量子拓撲指數(shù)