[发明专利]一种通过定量构效关系模型预测有机磷农药对水生生物急性毒性的方法

摘要

本发明公开了一种通过量子化学方法构建定量构效关系模型来预测有机磷农药对水生生物急性毒性的方法，是在得知化合物结构的基础上，运用Gaussian程序对其进行几何全优化，得出分子体积MV、相对分子质量MW、分子最高占有轨道能E_HOMO、最低空轨道能E_LUMO及其差值ΔE(hartree)、偶极矩DM等作为结构描述符，结合对其急性毒性数据，通过编写的偏最小二乘逐步线性回归的程序，得到各个参数的回归参数，复相关系数，F-检验值，建立各种结构描述符与毒性之间的定量关系。由此，可以快捷、有效的预测有机磷农药对水生生物的毒性，为有机磷农药的风险评价和监管提供必要的基础数据。

主权项

一种通过量子化学方法构建定量构效关系模型来预测有机磷农药对水生生物急性毒性的方法，步骤如下：1）通过进行毒性试验或者通过查阅毒性数据库和相关文献，获得有机磷农药急性毒性数据：半数致死剂量LD₅₀、半数致死浓度LC₅₀或半数最大效应浓度EC50；2）利用量子化学软件Gaussian对所要研究的有机磷进行几何结构优化，获得有机磷分子的分子体积（MV）、相对分子质量（MW）、最高占有轨道能（E_HOMO）、最低空轨道能(E_LUMO)、前线轨道能极差（ΔE）、偶极矩（μ）、溶剂化能（E_sol）、分子的最正原子净电荷(Q+)、分子的最负原子净电荷(Q‑)、分子的最正氢原子净电荷(Q_H)10个量子化学参数及从SciFinder数据库查得的疏水性参数logP共11种参数作为分子描述符；3）将步骤（1）得到的毒性数据按其毒性大小抽取1/5作为验证集数据，其余为训练集数据，训练集用来构建预测模型，验证集用来验证模型的预测能力；4）以步骤（2）获得的分子描述符为自变量，有机磷农药对水生生物绿藻的48h急性毒性数据的自然对数值lnEC50为因变量，运用编写的标准的最小二乘线性回归程序，建立QSAR模型，最后获得如下回归方程：lnEC50=‑1.886logP+0.027MV+2.644拟合能力：R²=0.805，F=53.5375）将验证集数据带入获得的回归方程，得到其预测值，然后根据外部预测能力评价系数Q²_ext的值判定外部预测能力的好坏；当Q²_ext大于0.7时，预示建立的模型具有良好的外部预测能力，Q²_ext越大，外部预测能力越好。