饱和酯类化合物气相色谱保留指数的分子拓扑研究

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翻新时间：2022-08-07

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饱和酯类化合物气相色谱保留指数的分子拓扑研究

摘要通过对饱和酯类化合物分子结构特征及其气相色谱保留指数（RI）与分子结构间关系的研究，提出了修正的分子极化效应指数(MPEIm)，烷基的极化效应指数(PEI)，奇偶指数（OEI），均衡电负性（XP），立体效应指数SVij等拓扑-量子结构参数，运用多元线性回归（MLR）方法获得了饱和酯类类化合物在不同极性色谱柱上的气相色谱保留指数与这些拓扑-量子指数间良好的定量结构-性质相关（QSPR）模型，相关系数均大于0.99。分子结构参数具有明确的物理化学意义且易于计算和运用。与文献研究的比较结果表明：由上述分子结构参数得出的模型方程适用于各类饱和酯类化合物的气相色谱保留指数且具有较好的稳定性和准确性。

关键词饱和酯类化合物；气相色谱保留指数；拓扑-量子指数；多元线性回归；定量结构-性质相关

1 引言

有关饱和酯类化合物在不同极性色谱柱上的气相色谱保留指数预测的研究国内外的相关报道有：Y.W.Wang 用半经验量子化学方法PM3计算得到的量子化学参数CHI-0A, CHI-2A, CHI-0AV, CHI-2AV, WA, QMAX, QTOT, LUMO, DIP建立了98个饱和酯类化合物气相色谱保留值的MLR模型[9]，国内的相关报道还很少。

2 方法

2.1 数据与软件

数据：本文研究了98个饱和酯类化合物，其在不同极性色谱柱上的Kovats气相色谱保留指数的实验值来自于Ashes和Haken的工作[10]，列于表3中。

软件：使用Origin and Bilin 程序包[11]进行数据的多元线性回归分析及预测模型的统计学分析，其余的计算用Matlab 6.0 自编程序完成。

2.2 分子结构参数的定义及计算

在QSPR研究中，如何以化合物的分子结构为基础选择恰当的分子结构参数是影响预测模型准确性的重要因素，常用的有结构参数，几何参数，拓扑指数，电子参数，量子化学方法及热动力学分子结构描述符。其中量子化学参数具有较明确的物理意义，拓扑指数是基于图论的2维参数，能反映出分子大小，分支，柔韧性及分子整体形状，可直接从化合物的分子结构计算得到且对结构各异的各类化合物都适应，这两类参数广泛应用于QSPR研究中。由于饱和酯类化合物可看作烷烃的氢原子被极性基团羰基或醛基取代而成，饱和酯类化合物具有明显的极性，其气相色谱保留值主要决定于烷基和极性取代基的性质，因此我们提出极化效应指数(PEI)，奇偶指数（OEI），立体效应指数（SVij）来表示烷基的性质，用均衡电负性(XP)，修正的分子极化效应指数（MPEIm）来表示极性取代基的作用。这几个既有明确物理意义又易于计算的拓扑-量子指数能较准确地表征饱和酯类化合物气相色谱保留指数与其分子结构间的定量关系。化合物的拓扑-量子参数值列在表3中。

2.2.1 烷基的极化效应指数PEI

我们以前的研究工作中[12]提出，1个点电荷探测点可以