[发明专利]一种基于分子结构和环境温度预测化学物质与臭氧氧化反应速率常数的方法

摘要

本发明公开了一种基于分子结构和环境温度预测化学品与臭氧反应速率常数(kO3)的方法，属面向化学品环境监管的定量结构-活性关系(QSAR)技术领域。kO3影响化学品在大气中滞留时间(半衰期)，是评估化学品的环境持久性的重要参数。本发明采用了量子化学描述符、Dragon计算的描述符、分子结构碎片表征化合物的分子结构特征，构建了预测kO3的QSAR模型。所构建的不同环境温度下kO3的QSAR模型，经内部验证和外部验证证实了其有良好的稳健性和预测能力，并基于Williams图法表征了QSAR模型的应用域，明确了模型的应用范围。

主权项

一种基于分子结构和环境温度预测化学物质与臭氧氧化反应速率常数的方法，其特征在于，(1)首先，对同一化合物的多个实验测定值进行统计学评估，删除偏离平均值的数据点；其次，对同一化合物在不同温度下的logkO3对1/T作图分析，删除偏离线性的数据点；最终得到129种有机化合物共264个logkO3数据，温度范围从178K到364K；根据化合物与臭氧反应的机理分析，计算26个量子化学描述符、1481个Dragon描述符和12个分子结构碎片，加入1/T温度描述符；(2)联合应用逐步回归和PLS回归筛选描述符组合，构建预测kO3的QSAR模型；具体步骤如下：第一步，采用逐步回归方法进行初筛变量，在多元线性回归(MLR)模型中，膨胀因子(VIF)小于10；第二步，基于PLS回归，筛选变量的过程如下：先建立包含所有初筛得到的变量的PLS模型，选择模型相关系数的平方(R2)和累计交叉验证系数(Q2CUM)为参考值，分别去除每个描述符一次，以R2和Q2CUM数值升高最大的模型为基准模型，重复上述步骤直至R2Y和Q2CUM不再升高为止；若有几个方程的R2和Q2CUM数值相近，则比较训练集的经自由度调整后的决定系数(R2adj)，选择R2adj最大的模型为最优模型；最优模型的表达式：logkO3＝‑12.542‑493.3×(1/T)+0.41722×EHOMO+0.4443×electrophility+0.66971×nC＝C‑0.26128×qCmax+0.74783×BELm2+4.8412×Mor32v+0.35198×H3u+0.38372×n＝CHR‑1.7438×nNH2+0.4576×n＝CR2‑1.1235×nBM+0.28542×nCIRCLE    (1)其中，1/T表示温度的倒数；EHOMO表示最高占据分子轨道能；electrophility表示亲电性；nC＝C表示碳碳双键的个数；qCmax表示碳原子最大正电荷；BELm2表示BCUT描述符；Mor32v表示3D‑Morse描述符；H3u表示Getaway描述符；n＝CHR表示＝CHR的个数；nNH2表示氨基的个数；n＝CR2表示＝CR2的个数；nBM表示苯环上甲基的个数；nCIRCLE表示脂肪环的个数。