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有机物在水中溶解度范数指数法定量构效关系

天津科技大学学报 2016年第4期31卷 35-39页

作者：崔雪贾青竹李磊王强天津科技大学海洋与环境学院天津300457 天津科技大学化工与材料学院天津300457

有机物溶解度参数在化学品开发、药物设计和环境生态保护评价等领域发挥重要作用.本文依据本课题组提出的范数指数描述符,建立了一个预测有机物溶解度的定量构效关系模型,并对320个包括有机氯化物、烷基类、芳香族等有机物的水溶解度进... 详细信息

有机物溶解度参数在化学品开发、药物设计和环境生态保护评价等领域发挥重要作用.本文依据本课题组提出的范数指数描述符,建立了一个预测有机物溶解度的定量构效关系模型,并对320个包括有机氯化物、烷基类、芳香族等有机物的水溶解度进行了计算.留一交叉验证和Y随机化测试表明这个新计算模型预测结果精确、可靠和稳定(R2为0.910,7,Q2为0.888,4);同时,该模型的应用域验证结果表明此模型有可能在大范围上推广运用.模型统计结果和相关验证结果都表明基于范数指数建立的定量构效关系模型可以成功应用于预测有机物溶解度.

关键词：有机物溶解度范数指数定量构效关系留-交叉验证应用域

基于范数指数构效关系预测单端孢霉烯真菌毒素毒性

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天津科技大学学报 2018年第2期33卷 32-37页

作者：刘英尹京晨计惠芬贾青竹天津科技大学海洋与环境学院天津300457 浙江东洋环境工程有限公司湖州313000

依据本课题组前期提出的范数指数描述符,建立了一个预测单端孢霉烯真菌毒素(trichothecene mycotoxins)毒性的QSAR模型,并对35个毒素物质的毒性进行了计算.留一交叉验证和Y随机验证表明这个新计算模型预测结果可靠、稳定(R^2为0.944,2,... 详细信息

依据本课题组前期提出的范数指数描述符,建立了一个预测单端孢霉烯真菌毒素(trichothecene mycotoxins)毒性的QSAR模型,并对35个毒素物质的毒性进行了计算.留一交叉验证和Y随机验证表明这个新计算模型预测结果可靠、稳定(R^2为0.944,2,Q^2为0.878,9);同时,该模型的应用域验证结果表明此模型有可能在大范围上推广运用.模型统计结果和相关验证结果都表明基于范数指数建立的QSAR模型可以成功应用于预测单端孢霉烯真菌毒素毒性.

关键词：单端孢霉烯真菌毒素毒性范数指数定量构效关系留一交叉验证应用域

多种类杂环化合物的药理和毒理活性系数构效关系（英文）

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物理化学学报 2014年第6期30卷 1086-1090页

作者：朱志臣王强贾青竹夏淑倩马沛生天津城建大学理学院天津300384 天津科技大学材料科学与化学工程学院天津300457 天津科技大学海洋科学与工程学院天津300457 天津大学化工学院天津300072

杂环类化合物在卫生保健和药物分子设计领域发挥关键作用,在西药中占有重要地位.本工作针对扩展距离矩阵提出了一组范数指数,基于扩展距离矩阵的范数指数构建了一个新的构效关系模型,并对杂环类化合物二苯并呋喃的芳烃受体亲和性(pEC50... 详细信息

杂环类化合物在卫生保健和药物分子设计领域发挥关键作用,在西药中占有重要地位.本工作针对扩展距离矩阵提出了一组范数指数,基于扩展距离矩阵的范数指数构建了一个新的构效关系模型,并对杂环类化合物二苯并呋喃的芳烃受体亲和性(pEC50)以及芳香和杂环芳香胺的诱导有机体变异力(lnR)进行了计算预测.结果表明,基于扩展距离矩阵范数指数建立的构效关系模型可以很好地预测pEC50和lnR.其中,pEC50预测结果的平均绝对误差(AAD)为0.403,相关性系数r2=0.876,lnR预测结果的AAD为0.702,r2=0.779.与其他预测方法的对比结果表明,本工作不仅能够利用一个完全相同的数学表达模型同时对pEC50和lnR进行预测,而且预测结果在准确性和稳定性上都有显著改善.

关键词：二苯并呋喃芳香和杂环芳香胺芳烃受体亲和性诱导有机体变异力构效关系范数指数预测

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抗肿瘤药物分子设计及其构效关系研究

抗肿瘤药物分子设计及其构效关系研究

作者：钱海城天津科技大学

学位级别：硕士

癌症是威胁人类健康的头号杀手,化疗是治疗癌症的重要手段,但是其副作用较大,而且药物的溶解度不高。于是寻求高效、毒副作用的低的抗癌药物已成为科学家们研究的目标之一。喜树碱类化合物是抗癌药物研发过程中的一种重要的先导化合物,... 详细信息

癌症是威胁人类健康的头号杀手,化疗是治疗癌症的重要手段,但是其副作用较大,而且药物的溶解度不高。于是寻求高效、毒副作用的低的抗癌药物已成为科学家们研究的目标之一。喜树碱类化合物是抗癌药物研发过程中的一种重要的先导化合物,它对胃肠道癌、头颈癌和肝癌等有着良好的疗效,但是其本身却存在着溶解度过低等不利因素。环糊精是在药剂学领域中是一种重要的包结化合物,其内疏水外亲水的特性适合包结一些不溶于水的药物分子,从而增加药物分子在血液中的溶解度,提高药物分子的生物活性。本课题组利用扩展距离矩阵提出了一组范数指数,构建了新的构效关系模型,并分别对197个喜树碱类化合物的抗癌活性和233个有机化合物与β-环糊精络合物稳定常数(logK)进行了计算预测。我们针对喜树碱类化合物的抗癌活性建立了构效关系模型并对其抗癌活性进行预测,预测模型的相关性系数为0.8278-0.9904,标准误差为0.0802-0.4038。对于233种化合物与β-环糊精络合物稳定常数(logK)进行的计算预测结果表明基于扩展距离矩阵范数指数建立的构效关系模型可以很好地预测logK。其预测结果的相关性系数R和留一交叉验证相关性系数QLOO分别为0.9587和0.8742。与文献中的方法对比表明,本工作的预测结果在准确性和稳定性上有着显著的改善,而且还能克服文献中提到的不能区别同分异构体的缺陷。这证明了我们的描述符不仅适用于计算化合物的理化性质,还能应用到化学过程的计算。此外,运用我们的构效关系预测模型,我们设计出四种新的抗癌药物分子。

关键词：抗癌药物范数指数构效关系从头计算法

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苯酚和苯胺类有机物对藻类毒性构效关系研究

苯酚和苯胺类有机物对藻类毒性构效关系研究

作者：刘婷婷天津科技大学

学位级别：硕士

随着社会的发展,工业的进步以及人类的活动,大量的化学物质被释放到环境中。苯酚、苯胺及其衍生物广泛应用于工业材料中。然而,这些有机化合物容易通过空中喷雾或者流域排水的漂移而污染地表水或地下水,对环境以及人类健康构成了严重威... 详细信息

随着社会的发展,工业的进步以及人类的活动,大量的化学物质被释放到环境中。苯酚、苯胺及其衍生物广泛应用于工业材料中。然而,这些有机化合物容易通过空中喷雾或者流域排水的漂移而污染地表水或地下水,对环境以及人类健康构成了严重威胁。在生态学上,藻类作为主要的生产者,在水生生态系统中扮演着非常重要的角色,为更高的营养级提供能量和氧气。这些有毒化学物质对藻类的不利影响可能会降低生态系统的初级生产能力,并进一步破坏食物链。因此,这些物质的水生毒性数据对于生态系统环境风险及其危害的评估是极其必需的。通过实验的方法获得水生毒性数据不仅耗时而且成本高。定量构效关系（QSAR）是解决这类问题的一种替代方法。本研究基于本课题组提出的范数描述符的概念,对取代的苯酚和苯胺类有机物对藻类的毒性进行定量构效关系研究。本工作从以下三个方面进行了研究:一、苯酚和苯胺类有机物对小球藻（Chlorella vulgaris）毒性关系研究。采用相同的范数描述符进行了多毒性终点建模研究,用于预测有机化合物对对小球藻的水生毒性。本工作的数据集包括67个取代苯酚和苯胺对小球藻96-h的毒性值。所建立pIC50,pIC20,pLOEC和pNOEC模型的相关系数平方R2分别为0.897,0.876,0.848和0.860,留一法交叉验证所得相关系数平方Q2分别为0.854,0.831,0.785和0.794。研究结果表明,通过范数描述符建立具有相同数学结构的QSTR模型来预测多种毒性终点是可靠的。二、苯酚类化合物对杜氏藻（Dunaliella tertiolecta）毒性关系研究。基于相同的范数指数描述符对苯酚和苯胺类有机物对杜氏藻的多毒性终点建立模型,用于预测30个苯酚类化合物对杜氏藻48-h,72-h以及96-h的毒性值。所建立模型相关系数平方R2分别为0.931,0.940以及0.943。留一法交叉验证所得相关系数平方Q2分别为0.879,0.897和0.902。研究结果表明,本工作所建立的具有相同结构的多终点模型对于预测有机物对杜氏藻毒性是可靠的。三、苯酚和苯胺类有机物对月牙藻（Pseudokirchneriella subcapitata）毒性关系研究。本工作利用范数描述符针对58个苯酚和苯胺类化合物对月牙藻的毒性建立模型。所建立模型相关系数平方R2为0.866,留一法交叉验证所得相关系数平方Q2为0.840。研究结果表明,本工作基于范数描述符所建立的模型可以用于有机物对月牙藻毒性的预测。本研究基于本课题组提出的范数描述符,利用QSTR方法,对有机污染物对三种藻类的毒性进行了建模预测。通过留一法交叉验证、Y随机验证、外部验证、应用域分析以及与其他文献工作的对比,验证了模型的准确性,稳健性和可靠性。结果表明,所建立的模型对单毒性终点以及多毒性终点均能产生满意的预测结果。所得到的结果都显示本工作所提出的描述符是有效的。本组的描述符都是从分子结构中直接获得的,无需依赖其他基础数据,由此可见,范数描述符具有准确性、广义性和普适性。

关键词：定量构效关系苯酚苯胺藻范数指数

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双组份体系有机物结构与溶度关系研究

双组份体系有机物结构与溶度关系研究

作者：续向颖天津科技大学

学位级别：硕士

有机物溶解度在药物设计、药物代谢动力学、毒性和环境评估等领域发挥着重要的作用。共溶、离子化过程是常用的增溶方法;其中乙醇、丙二醇、聚乙二醇因其本身较好的增溶能力、低毒和能很好提高生物利用度等优势被选作共溶剂。而通常有... 详细信息

有机物溶解度在药物设计、药物代谢动力学、毒性和环境评估等领域发挥着重要的作用。共溶、离子化过程是常用的增溶方法;其中乙醇、丙二醇、聚乙二醇因其本身较好的增溶能力、低毒和能很好提高生物利用度等优势被选作共溶剂。而通常有机物溶解度实验测定过程不仅耗时、昂贵,而且有些药物由于溶解度太小而不易准确测量。针对双组份体系下有机物溶解度数据不足的问题,定量构效关系方法是一个有效的解决方法。本工作以PEG400和水的双组份体系为样本研究双组份体系下有机物结构与溶解度之间的关系。本课题组使用的描述符为范数指数,基于课题组之前提出的方法和本工作提出的两个新描述符,本课题共进行了以下三个方面的研究,主要研究结果为:(1)预测122种药物在不同浓度双组份体系中(PEG400和水)的溶解度,本模型的预测范围是全浓度范围内(0-100%)的溶解度。由模型得到的统计参数为:整体回归的相关系数平方值为0.8203,训练集和测试集相关系数平方值分别为0.8200和0.8009,留一法交叉验证得到的相关系数平方值为0.8010,F值为101.6907。预测和验证结果表明,本方法建立的模型是有效可靠的,在精度和误差方面都优于前人的工作。(2)预测富勒烯C60在156种(包括十多类)有机溶剂中溶解度预测。在这项工作中,首先将数据集分为训练集和测试集,根据建立的模型可得训练集和测试集相关系数平方值分别为0.8798和0.9327,留一法交叉验证的结果为0.8933,平均绝对误差为0.2951。结果表明本研究提出的方法可以得到稳定预测模型,对于预测纳米材料富勒烯C60在有机物中溶解度也是有效的。(3)预测1718种(包括十多类)有机物对梨形四膜虫的毒性(pIGC50)。根据本课题方法建立的模型,得到的训练集和测试集的相关系数平方值分别为0.8009和0.7923,五折交叉验证所得相关系数平方值为0.7912,F值为190.9046。该部分的研究表明本课题提出的方法不仅可以用于预测溶解度,还可以较好进行毒性方面的预测。三个模型所得到的结果都显示本工作所提出的描述符是有效的,而且与文献工作进行对比,表明我们新提出的方法可以更加有效的对不同物性进行预测,精确度有了较大的提高。本组的描述符都只是基于分子结构提出的,无需依赖其他基础数据,故本方法可以有比较广泛的应用。

关键词：定量构效关系溶解度双组份聚乙二醇400 范数指数富勒烯梨形四膜虫

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范数描述符在定量构效关系中的研究

范数描述符在定量构效关系中的研究

作者：王雅莉天津科技大学

学位级别：硕士

分子描述符的计算是定量构效关系(QSAR)研究的基础,也是化学计量学研究的重要内容,在药物化学、环境科学等领域应用广泛。目前可计算的各种分子描述符已超过4000种,如何选择合适的分子描述符成为QSAR研究中首先要做的事。范数指数描述... 详细信息

分子描述符的计算是定量构效关系(QSAR)研究的基础,也是化学计量学研究的重要内容,在药物化学、环境科学等领域应用广泛。目前可计算的各种分子描述符已超过4000种,如何选择合适的分子描述符成为QSAR研究中首先要做的事。范数指数描述符由本课题组提出,主要是从原子水平上找到描述分子结构的一种方法。为了探究和验证范数描述符的广义性和普适性,本工作主要进行以下五个方面的研究:1.将范数描述符应用于抗HIV整合酶抑制剂和逆转录酶抑制剂的构效关系研究。所涉及到的抑制剂包括抗HIV整合酶抑制剂、逆转录酶抑制剂、整合酶和逆转录酶抑制剂;所建立plC50和pCC50模型的统计参数为:整体回归的相关系数平方值分别为0.8750和0.9109,留一法交叉验证的相关系数平方值分别为0.8702和0.8914。验证结果表明,所建立的模型在统计质量和预测能力上都是稳定可靠的,并从所建立的模型中推导出具有高活性和低毒性的潜在双靶标抑制剂;分子对接结果表明,这些抑制剂可以通过氢键与整合酶和逆转录酶中的一些重要残基相互作用,因此,本课题组提出的范数描述符以及双靶点模型在双靶点抗HIV药物的研究与开发具有一定的指导意义。上述研究表明范数描述符在抗HIV药物研究与设计中具有很好的应用前景。2.将范数描述符应用于碳纳米管的构效关系研究。碳纳米管具有吸附有机污染物的能力,在生态环境中发挥着重要作用,而这一能力也可能会对碳纳米管在水生环境中的分散产生很大影响。本工作对具有logK∞的分子,具有logKsA的分子和具有logCmax的分子进行建模研究。根据建立的模型可得这三种模型整体相关系数的平方分别为0.9516,0.9362和0.9533,留一法交叉验证的结果分别为0.9440,0.9179和0.9357。结果表明本研究提出的方法可以得到稳定预测模型,表明本工作提出的范数指数在纳米技术中有着广阔的应用前景。3.将范数描述符应用于糖基表面活性剂的构效关系研究;所包括的样本为83个糖基表面活性剂的临界胶束浓度。根据所建立的模型显示,该模型的相关系数的平方为0.9545,训练集和测试集的相关系数的平方分别为0.9591和0.9455。统计结果表明,该模型能为整个数据集、训练集和测试集分别提供满意的预测结果,验证结果进一步证明了该模型的稳定性和稳健性,因此,采用范数指标描述符的模型对临界胶束浓度的预测是有效的。4.将范数描述符应用于纳米材料的构效关系研究。本工作对108个纳米材料在胰腺细胞线中的细胞提取进行建模研究。所建立模型的训练集和测试集的相关系数的平方分别为0.9006和0.9210,表明该模型在计算和预测上都具有很好的精度。此外,交叉验证,应用域分析以及和前人工作的对比进一步证明了该模型的稳定性和准确性。因此,本课题组提出的范数描述符在纳米材料中有着广阔的应用前景,本文所建立的模型可为虚拟筛选磁荧光纳米粒子表面修饰剂提供一些有价值的线索。5.将范数描述符应用于混合物闪点的构效关系研究。闪点是石油化工过程和功能材料设计领域中描述任何可燃材料火灾危险性的重要参考指标。本工作对混合物的闪点进行构效关系研究;所涉及到的混合物有纯组分、二元系统和三元系统;所涉及到的数据点共有1380个。本文提出了一种新的分布构效方法,并基于杂化范数建立了预测闪点的统一的模型,并用一系列验证指标进行了统计验证,验证结果表明该模型在预测多组元混合燃料中具有良好的预测和推广能力。本文提出的新方法和杂化范数能有效地解决结构与FP的关系,在化工过程安全中有较大的应用前景。五组工作所得到的结果都显示本工作所提出的描述符是有效的,而且与文献工作进行对比,表明我们新提出的方法可以更加有效的对不同物性进行预测,精确度有了较大的提高。本组的描述符都只是基于分子结构提出的,无需依赖其他基础数据,由此可见,范数描述符具有广义性、准确性和普适性。

关键词：定量构效关系整合酶逆转录酶碳纳米管表面活性剂临界胶束浓度纳米粒子细胞提取闪点混合物范数指数