[发明专利]一种新颖分子结构表征方法的设计及应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种分子定量结构-性质/活性关系研究方法，特别是一种新颖分子结构表征方法的设计及应用方法。

背景技术

近年来，新化合物不断出现，其数量正以惊人速度不断增长，然而，分子结构尤其是三维结构的实验测试技术进展缓慢，已越来越难以跟上新分子爆炸式增长的速度，数以万计的分子结构等待测试，同时，要对大量分子的性质或生物活性等进行逐一评价，无疑是不现实和不必要的。定量结构-性质/活性关系(QSP/AR)则为研究分子的结构-活性/性质关系提供一个重要的工具。QSP/AR是采用数学模型来描述分子性质/活性与结构间的定量依赖关系，进而预测新化合物的性质/活性，并指导分子设计。现在QSP/AR的研究内容涉及定量结构毒性相关、定量结构热力学函数相关、定量结构谱学性质相关、定量结构保留指数相关、定量结构药代动力学相关等诸多方面。分子结构表征是QSP/AR研究的重要一环，如何构建有效的结构表征方法，提取与分子性质/活性密切相关的结构信息，对于QSP/AR研究至关重要。

发明内容

有鉴于此，为了解决上述问题，本发明提供了一种新颖分子结构表征方法，该方法能够用于分子定量结构-性质/活性关系研究，进一步为设计具有特定性质/活性分子提供方法借鉴。

本发明的目的是这样实现的：一种新颖分子结构表征方法的设计及应用，包括如下步骤：

a)定义原子类型，将原子按其所处周期表的主族分为5类，再把不同主族中的原子按其杂化状态细分为10类；

b)将原子相对碳原子的鲍林电负性大小定义为原子相对电负性；

c)将连接两原子最短路径中所有化学键相对键长之和定义为原子相对键长；

d)根据库仑定律计算10类原子间的相互作用，从而定义分子电性杂化作用矢量。

进一步，在于步骤a)具体包括如下步骤：将有机物中的常见原子按其所处元素周期表中IA，IVA，VA，VIA，VIIA主族分为5类，再把不同主族中的原子按其杂化状态细分为10类；

进一步，步骤b)具体包括如下步骤：使用原子的鲍林电负性代替其实际净电荷数，再将原子相对碳原子的鲍林电负性大小规定为各原子的相对电负性；

进一步，步骤c)具体包括如下步骤：将原子的作用距离看作是连接它们的最短键距，而忽略其他连接路径，将碳碳键长作为标准键长，将原子间化学键的键长与其比值定义为相对键长，进一步将分子中原子相对键长定义为连接两原子最短路径中所有化学键原子相对键长之和；

进一步，步骤d)具体包括如下步骤：对于在环中处于共轭状态的系列原子，都将其看作是sp²杂化状态处理，从而根据库仑定律计算10类原子间的相互作用，最多可有10×(10+1)/2＝55项，从而将该作用项定义分子电性杂化作用矢量。

本发明的一种新颖分子结构表征方法的设计及应用方法，其中提出的分子电性杂化作用矢量具有表征能力强、使用操作方便、物化意义明显及拓展性能好的优点；基于分子电性杂化作用矢量方法表征多组有机分子的结构，建立的定量结构-谱学性质关系模型可以很好的预测分子的相关谱学性质，分析分子构谱关系，也可以为设计相关具有特定性质/活性的分子提供有效工具。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书，权利要求书，以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

具体实施方式

以下将对采用本发明的方法用于分子定量结构-谱学性质关系研究为例进行详细的描述，包括以下步骤：

a)定义原子类型，将原子按其所处周期表的主族分为5类，再把不同主族中的原子按其杂化状态细分为10类；

为了区分不同原子所处的不同微环境。有机分子中包含的常见原子为H、C、N、O、S、F、Cl、Br、I等其大都处于元素周期表中IA，IVA，VA，VIA，VIIA族。根据元素周期表中族的定义，同一族元素具有相似的化学性质，由此将有机物中常见原子分为5类(表1)。在上述分类的基础上进一步把不同主族中的原子按其杂化状态细分为10类(表2)。

表1按元素周期表划分的5类原子

表2常见10类原子及其55种相互作用项

b)将原子相对碳原子的鲍林电负性大小定义为原子相对电负性；