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有机物QSAR及其应用研究

冯流  
【摘要】:定量结构—性质/活性相关(QSPR/QSAR)已经成为化学品环境行为与生态效应评价的重要手段之一,本文从理论和应用两方面较系统地研究了利用该手段进行有机污染物环境危害评价的方法,主要内容如下: 以化合物在正丁醚/水和环己烷/水溶剂体系中分配系数的对数差作为酸性指数,以其在氯仿/水和四氯化碳/水溶剂体系分配系数的对数差作为碱性指数,提出了一种新的度量有机物Lewis酸碱性的方法,按此方法成功地区分了59种苯系物Lewis酸碱性的相对强弱;并成功地将上述酸碱性指数引入定量结构—性质/活性相关研究之中,探讨了苯系物的正辛醇/水分配系数、水溶解度和土壤有机碳吸附系数等常见理化性质与其Lewis酸碱性间的相关性并建立了相应的定量模型,发现它们之间存在良好的相关性。 溶质氢键给体酸度是线性溶剂化能相关(LSER)方法重要的参数之一,但是往往难以获得而限制了LSER方法的应用,本文根据酸碱性指数建立的原理,利用酸性指数与氢键给体酸度间的高度相关性,提出一种估算溶质氢键给体酸度的新方法,可以很方便地得到化合物的给体酸度,从而扩充了LSER方法的应用范围。 首次测定了18种苯硫基羧酸酯类化合物的水溶解度、正辛醇/水分配系数和土壤有机碳吸附系数,并应用线性溶剂化能相关方法定量表征了影响这三种分配性质的决定性因素,成功地建立了相应的估算模型。 应用发光细菌法评价了苯硫基羧酸酯类化合物的毒性,并建立了相应的分类方法;利用Hansch方法确定了影响该类化合物毒性的主要因素,分别为疏水性和电性作用,为准确了解这类化合物对环境生物的毒性机制提供依据;同时建立了分子连接性指数与毒性间的相关性,为快速有效地估算这类化合物的环境毒性提供简便的手段和方法。 根据毒性机理,从理论上推导出有机物的定量结构—活性方程,并用来解释有机物对呆鲦鱼和发光菌的毒性,成功地阐述了有机物对水生生物的毒性机制,区分了有机物对不同生物的毒性的联系和区别,为有机物生物活性预测提供了新的思路。 利用Cabbage植物种子根伸长方法建立一种评价有机物对高等植物毒性的方法体系,应用常见QSAR方法系统分析了14种取代芳香化合物对Cabbage种子根伸长急性毒性,为详细探讨有机物对高等植物毒性的机理提供了依据。 以线性溶剂化能相关理论为基础,利用理论溶剂化参数分析了26种取代芳香化合物对呆鲦鱼、发光菌和大型蚤的急性毒性,为成功地将量子化学参数引入QSAR研究探寻了一条新路。


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