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2020-11-04 05:04朱利蘭
山東化工 2020年18期
朱利蘭
(廣東輕工職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 廣州 510300)
三唑嘧啶酮類化合物在結(jié)構(gòu)上與鳥嘌呤有著驚人的相似，顯示較好的殺菌和除草等農(nóng)藥活性，因此，對(duì)于三唑嘧啶酮類化合物的深入研究可以有效殺死病蟲害，提高農(nóng)作物產(chǎn)量。肖林霞[1]等曾利用串聯(lián)的氮雜Wittig反應(yīng)來合成3-[取代吡啶(噻唑)甲基]-1,2,3-三唑[4,5-d]嘧啶-7-酮(簡(jiǎn)稱“三唑嘧啶酮類化合物”)，并且測(cè)定其除草活性。本文基于這14種化合物的除草活性，采用定量結(jié)構(gòu)-活性相關(guān)方法(quantitative structure-activity relationship，QSAR)[2-7]建立對(duì)白菜形油菜的除草活性與電性距離矢量(electronegativity distance vector，用“Mk”表示)[8-10]、電性拓?fù)渲笖?shù)(Electrical topological index，用“Et”表示)[11-13]的最佳二元數(shù)學(xué)模型。經(jīng)統(tǒng)計(jì)診斷該模型具有良好的穩(wěn)健性和預(yù)測(cè)能力，為新型三唑嘧啶酮類化合物設(shè)計(jì)提供理論參考。
1 材料與方法
1.1 三唑嘧啶酮類化合物除草活性
肖林霞[1]等合成的14種新型三唑嘧啶酮類化合物的主體結(jié)構(gòu)見圖1和2。他們采用離體平皿法，以等量的溶劑和乳化劑為對(duì)照，測(cè)定樣品対白菜形油菜的抑制率，即除草活性，用CT(%)表示，具體數(shù)據(jù)見表1。
圖1 對(duì)應(yīng)3～14化合物的母體結(jié)構(gòu)
圖2 對(duì)應(yīng)1～2化合物的母體結(jié)構(gòu)
表1 標(biāo)題化合物的取代基與除草活性CT
1.2 電性距離矢量
為了全面表達(dá)化合物分子的結(jié)構(gòu)信息，本文采用電性距離矢量描述子Mk[8-10]和電性拓?fù)渲笖?shù)Et[11-13]來表示。具體計(jì)算參加文獻(xiàn)[2-5]。
1.3 統(tǒng)計(jì)回歸分析
VIF= (1-β2)-1
(1)
其中：β2為某一變量與余下變量的判定系數(shù)。VIF數(shù)值的大小可以顯示出變量間的關(guān)系，當(dāng)VIF的數(shù)值大于5時(shí)，表明各個(gè)變量之間存在著共線性；而當(dāng)其數(shù)值小于5時(shí)，說明變量之間沒有明顯的自相關(guān)性。當(dāng)VIF=1時(shí)，說明自變量之間完全不相關(guān)。第三引入Kubinyi函數(shù)(Kubinyi function，F(xiàn)T)[15]來進(jìn)行模型質(zhì)量評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式為：
(2)
式中：RSS——方差和; f——化合物數(shù);B——變量數(shù)。AC值越小、FT值越大，所建立的模型的性質(zhì)越穩(wěn)定，預(yù)測(cè)能力也越高。
2 結(jié)果與討論
2.1 三唑嘧啶酮類化合物除草活性的QSAR方程
采用最佳變量子集回歸方法建立三唑嘧啶酮類化合物除草活性(PT=lnCT)與電性距離矢量、電性拓?fù)渲笖?shù)的多元QSAR方程，結(jié)果見表2。
表2 PT與電性距離矢量的最佳變量子集回歸
PT=4.441-0.116 M25-0.211 E2
(3)
將數(shù)據(jù)代入模型(3)中，其計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值基本吻合(見表3)。
表3 標(biāo)題化合物除草活性的實(shí)驗(yàn)值與計(jì)算值
表3(續(xù))
2.2 模型的質(zhì)量檢驗(yàn)
2.3 QSAR模型的分析
據(jù)電性拓?fù)渲笖?shù)可知，E2體現(xiàn)的是仲碳原子(-CH2-)的作用。從電性距離矢量理論知，M25反映第二類碳原子(-CHf-)和第十三類的鹵素原子(-X)的相互作用。因此，仲碳原子和鹵素原子之間的相互作用是影響新型三唑嘧啶酮類化合物除草活性的主要因素。
3 結(jié)論
基于分子電性距離矢量對(duì)于14種新型三唑嘧啶酮類化合物的分子結(jié)構(gòu)不同存在唯一性的描述，采用最佳子集變量回歸的方法構(gòu)建了它們對(duì)其除草活性的QSAR模型，通過LOO交互檢驗(yàn)、VIF、Kubinyi函數(shù)等指標(biāo)檢驗(yàn)，所建模型具有良好的穩(wěn)健性、預(yù)測(cè)能力。根據(jù)進(jìn)入模型中的E2、M25可知，影響該除草活性的基團(tuán)有-CH2-、-X、-CHf-等結(jié)構(gòu)碎片。
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圖1 對(duì)應(yīng)3～14化合物的母體結(jié)構(gòu)
圖2 對(duì)應(yīng)1～2化合物的母體結(jié)構(gòu)
表1 標(biāo)題化合物的取代基與除草活性CT
1.2 電性距離矢量
為了全面表達(dá)化合物分子的結(jié)構(gòu)信息，本文采用電性距離矢量描述子Mk[8-10]和電性拓?fù)渲笖?shù)Et[11-13]來表示。具體計(jì)算參加文獻(xiàn)[2-5]。
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VIF= (1-β2)-1
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其中：β2為某一變量與余下變量的判定系數(shù)。VIF數(shù)值的大小可以顯示出變量間的關(guān)系，當(dāng)VIF的數(shù)值大于5時(shí)，表明各個(gè)變量之間存在著共線性；而當(dāng)其數(shù)值小于5時(shí)，說明變量之間沒有明顯的自相關(guān)性。當(dāng)VIF=1時(shí)，說明自變量之間完全不相關(guān)。第三引入Kubinyi函數(shù)(Kubinyi function，F(xiàn)T)[15]來進(jìn)行模型質(zhì)量評(píng)價(jià)，其計(jì)算公式為：
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