耿 哲，祁正興，吳啟勛

（青海民族大學(xué)化學(xué)與生命科學(xué)學(xué)院，青海 西寧 810007）

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，研究物質(zhì)物理及化學(xué)性質(zhì)的方法也逐漸多了起來，拓?fù)渲笖?shù)法能在分子結(jié)構(gòu)與性能之間建立一種定量構(gòu)效關(guān)系，并用于估算和預(yù)測分子的性質(zhì)[1]。有機(jī)分子的拓?fù)渲笖?shù)應(yīng)用研究是現(xiàn)代計算化學(xué)、結(jié)構(gòu)化學(xué)與量子化學(xué)相互交叉和結(jié)合的產(chǎn)物，已經(jīng)成為當(dāng)前信息化學(xué)的重要分支[2]。自從1947年Wiener[3]提出第一個拓?fù)渲笖?shù)以來，已經(jīng)成為一種非常成熟的研究化學(xué)物質(zhì)的方法，已有數(shù)百種拓?fù)渲笖?shù)被陸續(xù)報導(dǎo)。盡管我們不知道拓?fù)渲笖?shù)的物理意義，但是利用拓?fù)渲笖?shù)與化合物的物理化學(xué)性質(zhì)建立QSAR模型來預(yù)測及計算化學(xué)物質(zhì)性質(zhì)的方法現(xiàn)已成為一種簡單而實用的化學(xué)方法[4]。研究完備的新的拓?fù)渲笖?shù)不僅具有重要的理論意義，也具有廣泛的應(yīng)用價值[5]。

1 建立方法

本文采用拓?fù)渲笖?shù)法對烷基苯的燃燒熱進(jìn)行了預(yù)測，建立了新的拓?fù)渲笖?shù)N。

烷基苯的結(jié)構(gòu)見圖1，以鄰二甲苯的隱氫圖為例，因為烷基苯中都帶有一個苯環(huán)，在此文中，我們將烷基苯中的苯環(huán)看為一個整體來進(jìn)行編號，如圖苯環(huán)就被編為2號，以此方式寫出該有機(jī)物的距離矩陣D，將矩陣中的各個元素相加后的和定義為n,我們定義新的拓?fù)渲笖?shù)N=n2，在此我們還涉及到的參數(shù)有T和E，T為支鏈個數(shù)+1，E為支鏈位置編號的數(shù)字和。建立方程：

H=a ·N+b·N/T+c·T/E+d

圖1 烷基苯的結(jié)構(gòu)圖

（m為矩陣中各個元素）

N=(1+3+1+1+3+1)2=100

2 結(jié)果與討論

經(jīng)SPSS 13.0進(jìn)行回歸分析計算得到的回歸方程如下：

H=-0.234N+123.933N/T-223.203T/E+4485.197

r=0.960，F(xiàn)=62.266

將20種烷基苯的實驗值與計算值列于表1。

2.1 模型分析

從計算結(jié)果來看，r=0.960，說明模型的相關(guān)性比較好。F值較大，說明所建立的方程是有意義的，總而言之，拓?fù)渲笖?shù)N在一定程度上能有效預(yù)測烷基苯的熱力學(xué)性質(zhì)。

2.2 殘差分析

由圖1殘差分布圖可以看出基本成正態(tài)分布，說明拓?fù)渲笖?shù)建立合理，計算值與實驗值之間的誤差較小，可以有效地對烷基苯的熱力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行預(yù)測。

表1 20種烷基苯的實驗值與計算值對比

圖2 N的殘差分布圖

2.3 結(jié)論

根據(jù)模型分析及殘差分析，拓?fù)渲笖?shù)N對烷基苯熱力學(xué)性質(zhì)的預(yù)測達(dá)到了預(yù)期的效果，而且本文采用將苯環(huán)看作一個整體來進(jìn)行編號的方法，能有效預(yù)測化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，方法簡單而實用?？傊?，拓?fù)渲笖?shù)作為一種新的研究方法，在預(yù)測和計算物質(zhì)物理化學(xué)性質(zhì)方面起著至關(guān)重要的作用，隨著對拓?fù)渲笖?shù)研究的深入，拓?fù)渲笖?shù)將會在自然科學(xué)上的應(yīng)用越來越廣泛。

[1]陳桂珍，張樹棠.一種新拓?fù)渲笖?shù)X用于烯烴的QSAR研究[J].唐山師范學(xué)院學(xué)報,2009，31(2):11-15.

[2]王化云，江元生.應(yīng)用拓?fù)渲笖?shù)預(yù)測化學(xué)性質(zhì)[J].化學(xué)通報,1992(11):6-11.

[3]張晶，赫敏.拓?fù)渲笖?shù)法在QSAR研究中的應(yīng)用[J].江漢大學(xué)學(xué)報,2012,40(6):38-41.

[4]周長會，吳啟勛.烷烴QSPR研究的一種拓?fù)湫路椒╗J].甘肅聯(lián)合大學(xué)學(xué)報,2012,26(3):52-55.

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[6]倪才華.烷基苯的熱力學(xué)性質(zhì)與分子拓?fù)渲笖?shù)的關(guān)系研究[J].原子與分子物理學(xué)報,1995,12(2):213-218.