[发明专利]通过定量构效关系和溶剂化模型预测不同温度下的正辛醇空气分配系数KOA的方法

摘要

本发明公开了一种有机化学品正辛醇/空气分配系数（KOA）的理论预测方法，属于生态风险评价测试策略领域。即基于化合物的分子Dragon描述符构建定量构效关系模型（QSAR）以及基于热力学原理采用开源溶剂化模型计算溶解自由能，由热力学原理式logKOA = -ΔGOA/2.303RT换算得到KOA。基于该方法提出预测化合物KOA的一般策略，即首先根据Dragon描述符判断分子是否在应用域内，处在域内则优先采用QSAR模型(不同温度下采用QSAR-T)，域外化合物采用SM8AD溶剂化模型预测。采取和遵循本发明的方法策略，可快速、有效地预测不同化合物在不同温度下的KOA，节省大量人力物力财力，为大规模的化学品的生态风险评价和环境监管提供重要的基础数据。

主权项

通过定量构效关系和溶剂化模型预测不同温度下的正辛醇空气分配系数KOA的方法，其特征包括以下步骤：（1）数据搜集和划分：搜集文献中实验测定的正辛醇/空气分配系数KOA值，得到380种有机化合物在不同温度下的936个KOA数据；随机将其中264种、654个KOA值划为训练集，其余为验证集；（2）QSAR和QSAR‑T模型构建：采用多元线性回归和偏最小二乘方法构建25℃时logKOA和训练集化合物分子Dragon描述符的定量构效关系QSAR模型，表达式为：logKOA= 0.509 + 0.986 × X1sol – 1.018 × Mor13v + 1.384 × H‑050 – 1.528 × R5v – 0.015 × T(O..Cl) + 0.043 × HATS5v – 0.026 × RDF035m – 0.197 × RCI – 0.130 × nCOOR – 0.077 × Mor15u – 0.077 × RDF090m，其中，X1sol表示溶剂连接性指数chi‑1；Mor13v和Mor15u是3D‑MoRSE描述符；H‑050表示H原子连接杂原子的碎片常数；R5v和HATS5v表示GETAWAY描述符；RDF035m和RDF090m表示径向分布函数描述符；RCI 表示芳香性指数描述符；T(O..Cl)是O和Cl原子间拓扑距离的和；nCOOR表示分子中醚键的个数；在该QSAR模型的Dragon描述符上添加温度校正后构建‑10—50℃时logKOA与校正的Dragon描述符之间的温度依附性QSAR‑T模型，表达式为：logKOA = –3.03 + 3.13 ×102X1sol/T – 8.57 × 10Mor13v/T + 4.32 × 102H050/T – 1.27 × 103R5v/T – 5.54 × T(O..Cl)/T+ 1.25 × 102HATS5v/T – 1.33 × 10RDF035m/T – 6.11 × 10RCl/T – 3.76 × 10nCOOR/T +1.56 × 102Mor15u/T – 5.49 × RDF090m/T + 1.04 × 103/T；该QSAR和QSAR‑T模型的校正决定系数R2adj > 0.9，累积交叉验证系数Q2CUM > 0.9；（3）QSAR和QSAR‑T模型的验证和应用域表征：QSAR和QSAR‑T模型的验证结果用外部预测相关系数的平方Q2EXT和均方根误差RMSE表示；QSAR和QSAR‑T模型的化合物应用域相同，均同时采用以下四种应用域表征方法：描述符距离范围法、欧几里德距离法、城市街区距离法和概率密度分布法；（4）溶剂化模型：采用从头算的开源溶剂化模型SM8AD计算有机化合物分子在25℃时在正辛醇中的溶解自由能△GOA，由KOA的热力学原理式logKOA = ‑△GOA/2.303RT计算得到logKOA值；（5）未知化合物的KOA预测：计算未知化合物的Dragon描述符，判断该描述符是否处在QSAR和QSAR‑T模型应用域内；若是，则采用QSAR模型预测25℃时的KOA值，如需获得其他温度下的KOA，则采用QSAR‑T模型预测；若处在域外，则采用溶剂化模型SM8AD计算获取KOA；