[发明专利]预测气态含硫化合物常温下在活性炭上的吸附速率常数的方法

说明书

本发明公开了一种通过建立定量构效关系模型（Quantitative Structure‑Activity Relationship,QSAR）预测气态含硫化合物常温下在活性炭上的吸附速率常数的方法；在已知气态含硫化合物分子结构的基础上，通过计算具有结构特征的分子描述符，并通过多元线性回归方法，构建了常温下活性炭对气态含硫化合物的吸附速率的QSAR模型，可快速、高效地预测气态含硫化合物在常温下在活性炭上的吸附速率常数。该方法简单、快捷、成本低，且能节省实验测试所需的人力、物力和财力；本预测模型简明、易于程序化；具有明确的应用领域、良好的拟合能力、稳健性和预测能力。

技术领域

本发明涉及一种通过建立定量构效关系模型（QSAR）预测气态含硫化合物常温下在活性炭上的吸附速率常数的方法，属于生态风险评价的定量结构与活性关系技术领域。

背景技术

有机化合物结构-活性定量相关的研究，最初作为定量药物设计的一个研究分支，是为了适应合理设计生物活性分支的需要而发展起来的。定量构效关系研究是应用化学计量学方法研究有机物的分子结构与理化性质或活性之间的定量相关关系，通过选取分子的理化参数或结构参数，用化学计量学和数理统计法研究有机化合物结构与其理化性质或生物活性之间的定量关系，建立定量构效模型方程来预测有机化合物分子理化性质或生物活性。它对于设计和筛选生物活性显著的药物，以及阐明药物的作用机理等均具有指导作用。特别是近二三十年来，由于计算机技术的发展和应用，使QSAR不仅已成为定量药物设计的一种重要方法，而且在环境化学、环境毒理学等领域中也得到了广泛的应用。许多环境科学研究者通过各种污染物结构-毒性定理关系的研究，建立了多种具有毒性预测能力的环境模型，如大连理工大学发明的专利“通过定量构效关系模型预测大气中有机物与羟基反应速率常数的方法”（中国专利申请号201310307098.0）和“一种通过定量构效关系模型预测有机物液相蒸汽压的方法”（中国专利申请号201110410088.0）及山东大学发明的专利“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”（中国专利申请号201410053184.8）。这对已进入环境的污染物及尚未投放市场的新化合物的生物活性、毒性乃至环境行为进行了成功的预测、评价和筛选，这些都说明QSAR在环境领域中已显示出极其广阔的应用前景。

硫的有机化合物广泛存在于大气环境中，来源可分为自然源和人为源。气态含硫有机化合物的人为源主要来自工业废气的排放，气态含硫有机化合物排放到大气环境中，可以进行一些物理和化学过程，从而导致它们在大气中消除或在大气中进一步转化，会对环境和生物造成非常严重的污染和危害，例如COS和CS₂扩散到大气圈的平流层时，会通过光解-氧化作用生产SO₂气体，这是酸雨的主要来源之一，与此同时有可能转化为硫酸盐的气溶胶，引起大气层中臭氧的损耗，加剧全球气候变化；而且当大气环境中的气态含硫有机化合物含量达到一定浓度时，可以侵袭人类的神经系统，会带来巨大的危害，它通过呼吸道、消化道和皮肤进入人体，作用于人体的各个器官，产生致畸、神经衰弱、神经性麻痹、胚胎发育障碍和子代先天性缺陷等症状，危及人体健康。有效去除气态含硫有机物迫在眉睫，特别是持久性气态有机硫。目前去除方法包括吸附、还原、氧化等方法，利用活性炭吸附去除的较为常见。因此，利用定量构效关系模型预测气态含硫化合物在常温下在活性炭上的吸附速率常数能够有效、及时的帮助人们了解活性炭对某种有机硫的吸附特性，以便提出适当的解决方式。但经检索，利用建立定量构效关系模型预测气态含硫化合物在常温下在活性炭上的吸附速率常数的方法还未见报道。

发明内容

针对现有技术上的不足，本发明的目的在于提供一种预测气态含硫化合物常温下在活性炭上的吸附速率常数的方法。

本发明方法具体步骤如下：

（1）通过查阅相关文献及书籍获得待测气态含硫化合物的分子结构信息，利用量子化学软件对待测气态含硫化合物进行几何结构优化，获得最优构型，从而得到相对分子质量M、轨道能量差、分子平衡电负性三个量子化学参数；其中，为最低空轨道能量，为最高占据轨道能量；