定量构效关系研究中分子描述符的相关性

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4 000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。本文首先综述了分子描述符的研究进展,然后随机选择10 000余个化合物,利用Cerius2、Sybyl、Dragon软件计算1 600多种分子描述符,最后,采用相关分析和聚类分析研究各描述符之间的关系,相关分析表明,各类分子描述符之间存在较强的线性关系,这种关系通过聚类分析可以直观体现。     

苯酚类化合物的三维定量构效关系研究

对苯酚类化合物结构与活性ＩＤ５０进行了三维构效关系研究,取得了满意的结果。其中ＩＤ５０为引起半数梨形化合物四膜虫生长受到抑制所需的苯酚类化合物的浓度。     

烃类物质闪点定量构效的关系

应用CODESSA软件计算300种烃类物质的分子结构描述符,用启发式回归(HM)、最佳多元线性回归(B-MLR)法,以筛选出来的分子描述符建立线性回归模型.用B-MLR法所选4个描述符作为支持向量机(SVM)的输入,建立非线性模型.预测结果表明:所建模型稳健,泛化能力强,预测误差小.非线性模型(R2=0.9884,RMSE=8.7570)的性能优于线性回归模型(HM:R2=0.9815,RMSE=11.0653;B-MLR:R2=0.9814,RMSE=11.1041),预测的效果令人满意.     

卤代酚类化合物定量构效关系的研究

采用HF方法和密度泛函理论的B3LYP法计算23种卤代酚类化合物的结构参数,再用多元逐步回归法建立相应的QSAR模型以资对比.所建HF模型的相关系数R=0.787,标准误差Se=0.507 95:B3LYP模型的相关系数R=0.908,标准误差Se=0.348 28.结果证明B3LYP法的拟合效果比HF方法较精密,可望在QSAR研究中发挥重要作用.QSAR模型证明化合物的最高占据轨道能量WHOMO和偶极矩μ是影响卤代酚类化合物抗菌活性的主要因素.EHOMO和μ越大,抗菌活性logPC也越大.模型深化卤代酚类化合物毒性机理的认识,为卤代酚类化合物的生态风险评价提供了较好的数学模型.     

光系统Ⅱ抑制剂三维定量构效关系模型

光系统Ⅱ（ＰＳⅡ）抑制剂通过抑制光合作用系统Ⅱ的电子传递使杂草因光合作用中断而死亡。本文选择不同骨架结构的ＰＳⅡ抑制剂,由限定性构象搜索方法确定了重叠规则,采用比较分子场分析方法进行了三维定量构效关系研究。提出了具有较强预测能力的构效关系模型。     

双环硫化磷酸酯类化合物的三维定量构效关系研究

为获取双环硫化磷酸酯类化合物的昆虫γ-氨基丁酸（GABA）受体和哺乳动物γ-氨基丁酸受体的亲合选择性定量信息，基于实验所测定的双环硫化磷酸酯类化合物与家蝇及大白鼠GABA受体结合的相对活性数据，以比较分子场分析法进行了三维定量构效关系研究。结果表明，家蝇GABA受体的亲合区域有足够的窨容纳异丙基和异丁基，但大白鼠GABA受体的亲合区域不具有这样的空间。     

脂肪醛酮的沸点及色谱保留指数定量构效关系的研究

应用密度泛函理论(DFT),在6-31+G(d)水平上对脂肪醛酮的分子结构几何优化和量化计算.将量子化学计算的部分结果引入分子的拓扑结构中,构建新型分子量子拓扑指数(NQT),然后研究脂肪醛酮的沸点量子拓扑化学的变化规律,同时将Nqr与Gibbs自由能(G),恒容摩尔热容(Cv),配分函数(1gQ)结合起来建立脂肪醛酮色谱保留指数的定量模型.其沸点模型相关系数R>0.99,色谱保留指数模型相关系数R>0.98,并用随机抽样法、留一法(LOO)验证,证明所建模型稳健、合理、有效.本文将量子化学方法与拓扑学方法结合起来,使拓扑方法中某些经验数值上升为理论数值,从而推动拓扑化学的进步.该方法有望在物质的QSPR/QSAR研究中推广.     

芳基磺胺类γ-分泌酶抑制剂的三维定量构效关系研究

阿尔茨海默病的主要病理特征之一是β-淀粉样蛋白沉积,γ-分泌酶是β-淀粉样蛋白生成的关键性酶,因而成为开发阿尔茨海默病治疗药物的重要靶点。采用比较分子场分析法(CoMFA)研究一系列芳基磺胺类γ-分泌酶抑制剂的三维定量构效关系(3D-QSAR),建立CoMFA模型。所得模型的交叉验证相关系数(q~2)为0.580,非交叉验证相关系数(r~2)为0.970,标准偏差(s)为0.154,表明模型可靠性高、预测能力强。建立的模型可为设计高活性、高选择性的γ-分泌酶抑制剂提供理论依据。     

黄酮类醛糖还原酶抑制剂的定量构效关系研究

醛糖还原酶能促使体内的葡萄糖转化为山梨醇,与糖尿病并发症的发生和恶化有密切关系.研究显示黄酮类化合物具有较好的醛糖还原酶抑制能力.本文使用三维定量构效关系研究方法,包括比较分子场分析法和比较分子相似性指数分析法,建立76个黄酮类醛糖还原酶抑制剂的分子结构与生物活性之间的定量关系模型,为进一步进行该类抑制剂的活性与三维结构关系的研究提供重要依据.采用PLS分析法,得到了一个统计意义显著的构效关系模型,其交叉验证系数为0.666,非交叉验证相关系数为0.918,显示该模型具有较好的预测能力.该模型使用立体场、静电场、疏水场和氢键受体场,可以较好地解释抑制剂的活性与其结构的关系。此外,本文还使用"留九法"、Y-randomization和外部检验法等检验模型的稳定性和预测能力.本研究结果可为设计和开发活性更高的该类抑制剂提供理论参考.     

HEPT类化合物抗艾滋病活性的定量构效关系研究

利用半经验量子化学PM3方法计算了106个HEPT类化合物的优势构象以及物理化学和电子结构等参数,讨论了该类化合物的这些参数对HIV-1逆转录酶抑制剂活性的影响,利用穷举回归、偏最小二乘和混沌遗传算法训练的人工神经网络方法建立了物理化学、电子结构等参数和其抑制HIV-1逆转录酶活性之间的定量结构活性关系模型。结果表明:(1)较大的logP、较高的最低空轨道能、较小的分子量均有利于提高该类化合物的抗HIV-1活性;(2)当该类化合物有适当大小的 R1取代基、C-6位苯环的间位被疏水性集团取代时该类化合物有较高的抗HIV-1生物活性。     

2-芳基苯并噁唑衍生物的三维定量构效关系研究

溶血磷脂酸酰基转移酶-β(LPAAT-β)是肿瘤治疗的新靶点,2-芳基苯并噁唑衍生物是最近发现的LPAAT-β抑制剂,可以选择性抑制LPAAT-β的活性,从而抑制肿瘤细胞的增殖。本文运用比较分子力场分析(CoMFA)建立了2-芳基苯并噁唑LPAAT-β抑制剂的三维定量构效关系(3D-QSAR)模型,考察了网格步长对模型的影响。优化后的模型交叉验证系数q~2=0.626,最佳主成分数为3,传统的相关系数r~2=0.933,统计方差比F=102.391。该模型对训练集和测试集化合物进行预测,预测值和实验值非常接近,表明模型具有很好的预测能力。该模型显示立体场和静电场对生物活性的贡献分别为59.5%和40.5%。CoMFA模型的三维等值图可为改造化合物结构提供理论依据。     

二磺酰胺类内皮素受体拮抗剂的构效关系研究

应用量子化学方法计算了34个二磺酰胺类化合物的结构参数,并用BP神经网络对34个二磺酰胺类化合物的结构参数与ETs受体拮抗活性进行了定量构效关系分析,获得了一个预测能力较好的QSAR神经网络模型。研究表明：二磺酰胺类化合物与ETs受体之间存在直接的电荷迁移作用,电子结构、疏水性是影响其活性的主要因素。本文建立的二磺酰胺类化合物分子结构与ETs受体拮抗活性之间的定量构效关系,为设计合成新的此类内皮素受体拮抗剂提供了参考。     

手性拓扑电荷指数和构效关系研究

对拓扑电荷指数进行了扩展,得到了含电负性的手性拓扑电荷指数。将其与Julián-Qrtiz 等人对该指数的扩展结果相比较,结果表明,新的拓扑指数能够得到更好的QSAR 模型。进一步运用人工神经网络法构造了数学模型,该模型能够更好地预测手性化合物的活性。     

黄酮类化合物抗肿瘤活性的构效关系研究

应用分子力学MM 和半经验量子化学AM1法对18种黄酮类化合物进行了几何优化,并计算了各化合物的电子结构,根据其电子结构,结合它们在体外抑制60-Cellline人体肿瘤细胞的活性数据(IC50)进行讨论,得出了黄酮类化合物抗肿瘤活性的定量构效关系。结果表明：B环和C环对黄酮类化合物抗肿瘤活性影响大;且B环负电性越高,活性越强,而C环正电性越高,活性越强。     

Three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) analyses of choline acetyltransferase inhibitors

As a basis for predicting structural features that may lead to the design of more potent and selective inhibitors of choline acetyltransferase (ChAT), the three-dimensional quantitative structure-activity relationship (3D-QSAR) studies were carried out on a series of trans-1-methyl-4-(1-naphthylvinyl)pyridinium (MNVP+) analogs, which are known ChAT inhibitors. 3D-QSAR studies were carried out using the comparative molecular field analysis (CoMFA) and comparative molecular similarity indices analysis (CoMSIA) methods. Since these inhibitors have extremely shallow potential energy minimum energy wells and low barriers to rotation, two dihedral angles unique to these inhibitors were systematically modified to reflect the energetically preferred conformations as determined by force field calculations. An optimum alignment rule was devised based on the conformations obtained from the molecular mechanics studies, using a common substructure alignment method. The studies involve a set of 21 compounds and experimentally determined molar IC50 values were used as the dependent variable in the analysis. The 3D-QSAR models have conventional r2-values of 0.953 and 0.954 for CoMFA and CoMSIA, respectively; similarly, cross-validated coefficient q2-values of 0.755 and 0.834 for CoMFA and CoMSIA, respectively, were obtained. On the basis of these predictive r2-values the model was tested using previously determined IC50 values. CoMSIA 3D-QSAR yielded better results than CoMFA.     

环氧酶/5-脂氧酶双重抑制剂的定量构效关系研究

目的:寻找COX/5-LO双重抑制剂的生物活性与化学结构之间的关系,为设计合成新型COX/5-LO双重抑制剂提供理论依据。方法:选择16个活性较强的COX/5-LO双重抑制剂,利用CNDO/2程序进行化合物的量子化学参数计算以及定量构效关系研究。结果:这些化合物对5-LO的抑制作用主要与LUMO和HOMO本征值之差以及分子偶极矩呈正相关;抑制COX作用主要与电子总能量呈负相关,与分子总能量和分子偶极矩呈正相关。结论:增加分子偶极矩,有可能同时增强COX/5-LO双重抑制作用,从而得到高效低毒的非甾体抗炎药。     

环氧酶/5-脂氧酶双重抑制剂的定量构效关系研究

目的：寻找COX/5-LO双重抑制剂的生物活性与化学结构之间的关系，为设计合成新型COX/5-LO双重抑制剂提供理论依据。方法：选择16个活性较强的COX/5-LO双重抑制剂，利用CNDO/2程序进行化合物的量子化学参数计算以及定量构效关系研究。结果：这些化合物对5-LO的抑制作用主要与LUMO和HOMO本征值之差以及分子偶极矩呈正相关；抑制COX作用主要与电子总能量呈负相关，与分子总能量和分子偶极矩呈正相关。结论：增加分子偶极矩，有可能同时增强COX/5-LO双重抑制作用，从而得到高效低毒的非甾体抗炎药。     

三嗪类化合物定量结构与毒性关系的研究

采用分子电性距离矢量(molecular electronegativity distance vector,MEDV)表征三嗪类化合物的分子结构和用多元线性回归(multiple linear regression,MLR)建立三嗪类化合物结构与大鼠口服半数致死量(-lgLD_(50))的定量结构-毒性关系(quantitative structure-toxicity relationship,QSTR)模型,同时采用内外双重验证法分析和验证所建模型,建模计算值和留一法交互检验预测值的相关系数R、R_(LOO)分别为0.909和0.813。并用该模型预测三聚氰胺和西玛津的毒性,预测值/实验值分别为-3.52/-3.51和-3.20/-3.70。表明用MEDV表征该类分子的结构信息较好,所建QSTR模型稳定性和预测能力良好。为该类化合物的分子结构设计、毒性研究、食品安全性预测等提供可靠的理论依据。     

双环硫化磷酸酯类化合物的三维定量构效关系研究

为获取双环硫化磷酸酯类化合物对昆虫γ-氨基丁酸(GABA)受体和哺乳动物γ-氨基丁酸受体的亲合选择性定量信息,基于实验所测定的双环硫化磷酸酯类化合物与家蝇及大白鼠GABA受体结合的相对活性数据,以比较分子场分析法进行了三维定量构效关系研究。结果表明,家蝇GABA受体的亲合区域有足够的空间容纳异丙基和异丁基,但大白鼠GABA受体的亲合区域不具有这样的空间。