论文摘要：本文通过计算44种烷烃的连接性指数，用多元线性回归分别将它与毛细管气相色谱保留指数、生成热进行关联分析获得良好的相关性，相关系数R为0.992与0.998，所建立的回归模型具有良好的稳定性与预测能力。
论文关键词：连接性指数,保留指数,烷烃,生成热
定量结构—性质/活性相关性(QSPR/QSAR)研究，以其简单、快速、准确等特点，引起广大化学工作者的普遍关注。其中化合物的拓扑结构研究，即拓扑指数法应用很广。分子拓扑学是图论,结构化学,计算机科学及统计学交叉的一门新兴学科,它把数学上图的拓扑性质与化学的分子结构图对应起来,目的是寻找分子结构图的拓扑不变量,将一个抽象的化学结构图转化为数学上的一个没有量纲的数,从而实现分子结构的拓扑指数表示，用于建立化合物与性能的定量关系。本文通过价连接性指数 、 、碳原子数C 以及临界体积V等关联色谱保留指数ω、生成热H性质，建立了定量结构—性质相关模型，预测结果满意。
1价连接性指数的构建。
本文以Randi支化度指数为基础,定义分子的连接性指数为,
下图为2,2—二甲基丁烷分子的结构点价图。
现以2,2—二甲基丁烷为例计算其分子的连接性指数：
=4×(1) ＋1×(4)＋1×(2)=5.2071
=3×(1×4)＋1×(2×4)＋1×(1×2)=2.5607
分别计算各烷烃的,值,列于表1.
2结果与讨论
2.1数据的来源
饱和烷烃的生成热H,临界体积V均由ChemDrawUltra8.0软件计算得到。保留指数ω取自文献[2],这些数据是在长50m,内径0.21m,涂有0.50 m厚的HPPONA毛细管柱上于60℃时测得的。
2.2价连接性指数与烷烃性质的相关性。
2.2.1烷烃的色谱保留指数ω与、、C的定量关系。
ω=88.574-64.012+78.028+99.418C
(R=0.992,R =0.984,F=805.093,n=44)
2.2.2烷烃的生成热H与、C、V之间的定量关系。
H=8.062-38.249+57.983C-0.928V
(R=0.998,R=0.996,F=552.270,n=44)
表1烷烃的色谱保留指数ω、生成热H、临界体积V、拓扑指数、
|
化合物
|
C
|
ω
|
H（KJ/mol）
|
V(㎝ /mol)
|
|
|
|
2,2-dimethylbutane
|
6
|
538.0
|
-175.92
|
360.5
|
5.2071
|
2.5607
|
|
cyclopentane
|
5
|
567.3
|
-65.71
|
257.5
|
3.5355
|
2.5000
|
|
2-methylpentane
|
6
|
569.8
|
-172.45
|
365.5
|
4.9916
|
2.7700
|
|
2,2-dimethylpentane
|
7
|
625.7
|
-196.56
|
416.5
|
5.9142
|
3.0607
|
|
methylcyclopentane
|
6
|
630.4
|
-106.69
|
312.5
|
4.4058
|
2.8939
|
|
3,3-dimethylpentane
|
7
|
658.1
|
-196.56
|
416.5
|
5.9142
|
3.1212
|
|
2-methylhexane
|
7
|
667.8
|
-193.09
|
421.5
|
5.6987
|
2.6927
|
|
2,3-dimethylpentane
|
7
|
671.1
|
-198.37
|
415.5
|
5.2845
|
3.1807
|
|
1,1-dimethylcyclopentane
|
7
|
675.9
|
-112.09
|
366.5
|
5.3284
|
3.2071
|
|
3-methylhexane
|
7
|
676.8
|
-193.09
|
421.5
|
5.6987
|
3.3081
|
|
3-ethylpentane
|
7
|
687.0
|
-193.09
|
421.5
|
5.6987
|
3.3460
|
|
methylcyclohexane
|
7
|
724.0
|
-133.49
|
360.5
|
5.1129
|
3.3939
|
|
2,2-dimethylhexane
|
8
|
722.9
|
-217.20
|
472.5
|
6.6213
|
3.5607
|
|
ethylcyclopentane
|
7
|
734.3
|
-127.33
|
368.5
|
5.1129
|
3.4318
|
|
3,3-dimethylhexane
|
8
|
742.9
|
-217.20
|
472.5
|
6.6213
|
3.6213
|
|
2,3,4-trimethylpentane
|
8
|
751.9
|
-224.29
|
465.5
|
6.7321
|
3.5535
|
|
2,3-dimethylhexane
|
8
|
761.4
|
-219.01
|
471.5
|
6.5689
|
3.6807
|
|
3-ethyl-2-methylpentane
|
8
|
763.2
|
-219.01
|
471.5
|
6.5689
|
3.7186
|
|
2-methylheptane
|
8
|
766.5
|
-213.73
|
477.5
|
6.4058
|
3.7700
|
|
4-methylheptane
|
8
|
768.1
|
-213.73
|
477.5
|
6.4058
|
3.8080
|
|
3-methylheptane
|
8
|
774.2
|
-213.73
|
477.5
|
6.4058
|
3.5639
|
|
2,2,5-trimethylhexane
|
9
|
785.1
|
-243.12
|
522.5
|
7.4916
|
3.9165
|
|
1-ethyl-1-methylcyclopentane
|
8
|
794.3
|
-132.73
|
422.5
|
6.0355
|
3.7678
|
|
2,3,5-trimethylhexane
|
9
|
817.0
|
-244.93
|
521.5
|
7.4392
|
4.0366
|
|
2,6-dimethylheptane
|
9
|
830.3
|
-239.65
|
527.5
|
7.276
|
4.1259
|
|
1,1,3-trimethylcyclohexane
|
9
|
836.5
|
-179.87
|
469.5
|
6.9058
|
4.1010
|
|
2,3,3-trimethylhexane
|
9
|
838.9
|
-243.12
|
522.5
|
7.4916
|
4.0041
|
|
3,5-dimethylheptane
|
9
|
837.4
|
-239.65
|
527.5
|
7.2760
|
4.2019
|
|
3,4-dimethylheptane
|
9
|
859.2
|
-239.65
|
527.5
|
7.2760
|
4.2187
|
|
4-methyloctane
|
9
|
864.6
|
-234.37
|
533.5
|
7.1129
|
4.3081
|
|
3-ethylheptane
|
9
|
871.1
|
-234.37
|
533.5
|
7.1129
|
4.3460
|
|
3,3-diethylpentane
|
9
|
875.3
|
-237.84
|
528.5
|
7.3284
|
4.2426
|
|
2,6-dimethyloctane
|
10
|
934.9
|
-260.29
|
583.5
|
7.9831
|
4.6639
|
|
5-methylnonane
|
10
|
960.8
|
-255.01
|
589.5
|
7.8200
|
4.8081
|
|
2,3-dimethylbutane
|
6
|
567.3
|
-177.73
|
359.5
|
5.1547
|
2.6427
|
|
2,4-dimethylpentane
2,5-dimethylhexane
|
7
8
|
631.0
732.5
|
-198.37
-219.01
|
415.5
471.5
|
5.8618
6.5689
|
3.1259
3.6259
|
|
2,4,4-trimethylhexane
3,3-dimethylheptane
|
9
9
|
808.7
839.1
|
-243.12
-237.84
|
522.5
528.5
|
7.4916
7.3284
|
3.9771
4.1213
|
|
4-ethylheptane
|
9
|
861.8
|
-234.37
|
533.5
|
7.1129
|
4.3460
|
|
3-methyloctane
|
9
|
872.2
|
-234.37
|
533.5
|
7.1129
|
4.3081
|
|
3,5-dimethyloctane
|
10
|
924.6
|
-260.29
|
583.5
|
7.9831
|
4.7019
|
|
4-ethyloctane
|
10
|
956.1
|
-255.01
|
589.5
|
7.8200
|
4.8460
|
|
3-ethyloctane
|
10
|
967.9
|
-255.01
|
589.5
|
7.8200
|
4.8460
|
本文在研究过程中得到了吴启勋教授的热情指导，在此深表谢意！
2.3结果讨论
拓扑指数对结构的区分能力即选择性是衡量它的优劣的一个重要指标，本文计算了44种饱和链烃的价连接性指数，基本未出现指数简并性（见表1）。为了确定模型的稳定性，使之模型预测有效，本文在建立线性回归模型时，采用了留一去一法（leave-one-out），对模型进行了检验，结果表明，所建方程稳定性好，预测能力强。
参考文献
1 王连生,支正良,分子连接性与分子结构—活性[M].北京:中国环境科学出版社,1992,116
2 胡斌,吴启勋,烷烃的毛细管气相色谱保留指数的分子拓扑[J] 中南民族大学学报:自然学科版, 2004,23(5)
3 孟繁宗,一个表征有机物溶解度和辛醇/水分配系数的新的拓扑指数[J] 吉林化工学院学报,21(3)
4 李西辉,吴启勋,一种新的拓扑指用与饱和烷烃类化合物的相关性研究[J] 西南民族大学学报 |
