黄酮类化合物抗氧化活性和苯胺/酚类化合物毒性的构效关系研究

摘要

定量构效关系(Quantitative Structure-Activity Relationship,QSAR)是目前国际上一个比较活跃的属于前沿的研究领域。它是一种借助分子的理化性质参数或结构参数,以数学和统计学手段定量研究化合物相关性质的方法。这种方法广泛应用于药物、农药、化学毒剂等生物活性分子的合理设计,其中研究主要借助的参数为量子化学参数和拓扑参数。
　　本文采用半经验分子轨道AM1方法和多元线性回归分析方法(MLR),对黄酮类化合物的抗氧化活性、苯胺/酚类化合物的毒性,进行了量子化学计算和定量构效关系研究(QSAR),本文分为三个部分,第一部分为32种结构相对简单的黄酮类化合物的抗氧化活性研究;第二部分为34种常见苯胺/酚类化合物的急性毒性研究;第三部分是42硝基苯类化合物对四膜虫毒性的研究,因为第二部分和第三部分所用方法相同,所以摘要中只对前二部分进行介绍,对上述三组化合物分别从平衡几何结构,前线轨道和电荷布局方面探讨它们的结构和生物活性之间的关系,建立了拟合和预测能力均较好的一系列 QSAR模型,通过所建模型对其活性作用机理进行了一定的解释。本文研究结果如下:
　　(1)黄酮类化合物:黄酮类药物具有广谱的药理活性和较低毒性,其中抗氧化活性非常重要。我们利用半经验分子轨道AM1方法对黄酮类药物进行了量化计算,通过计算得到羟基氧原子Mulliken电荷值,B环上6个C原子电荷之和QB等量化参数,结合疏水参数logP对黄酮类药物的抗氧化活性进行理论研究。结果表明:黄酮分子上羟基氧的MC(Mulliken Charge)值,QB的大小,羟基数目Nh及其在分子结构上的位置,C2-C3之间是否双键结构以及疏水参数logP对黄酮类药物的抗氧化活性都有重要影响。
　　(2)苯胺/苯酚类化合物:本文研究了34种取代苯胺/苯酚类化合物,旨在对苯胺和苯酚对大型溞Daphnia magna Straus毒性,进行定量结构-活性关系(QSARs)研究并进行相关的预测。由多元线性回归分析(MLR)方法得到的几个主要的QSARs关系模型揭示,在苯胺和苯酚对大型溞毒性中,正辛醇/水分配系数(logKow)是一个决定性因素。而单纯的利用logKow进行模型建立并不能得到很好的结果,在logKow模型的基础上,通过引入其它极性和/或电性参数可以大大提前模型的稳定性和预测能力,本文中所引用的极性参数为价电子数(NVE),电性参数有苯环碳原子Mulliken电荷之和(QA)、最低非占据轨道能量(ELUMO)和最高占据轨道能量(EHOMO)。总体而言,通过引入一至两个参数即可获得稳定满意的关系模型。此外,引入五个参数可获得最佳关系模型[pEC50=0.054 NVE+0.394 logKow–5.863 EHOMO+7.730 ELUMO+0.182 QA–1.062,N=34,R2=0.9328]。

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第1章 前 言

1. 1 引 言

1. 2 黄酮类化合物的研究概况

1. 3 苯胺/酚类化合物毒性的研究概况

1. 4 本文研究的目的和意义

第2章 理论基础和计算方法

2.1 量子化学方法简介

2.2 拓扑指数方法简介

2.3 定量构效关系及常用方法简介

第3章 黄酮类化合物抗氧化活性的构效关系研究

3. 1 研究样本与计算方法

3.2 参数的选取

3. 4 结果与讨论

3. 5 小结

第4章 苯胺/酚类化合物毒性的构效关系研究

4. 1 数据选择及计算方法

4. 2 结果与讨论

4. 3 小结

第5章 硝基苯类化合物毒性的构效关系研究

5. 1 文献及计算数据

52 . 2ne研究结果

5. 3 小结

第6章 结 论

6. 1 主要研究结果

6. 2 不足之处及以后工作展望

参考文献

附录作者在攻读硕士期间成果目录

致谢