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定量结构—性质关系及其在毛细管电泳中的应用

作　者: 温莹莹
导　师: 刘惠涛
学　校: 烟台大学
专　业: 分析化学
关键词: 定量结构-性质关系实验设计毛细管电泳中草药分离条件优化
分类号: O657.8
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

定量结构—性质关系(QSPR)研究的是在化合物的结构与生物活性及各种物理化学性质等性质之间建立起数量上的依赖关系(数学模型),借以指导新化合物的合成及预测未知物的生物活性和物理化学性质,是计算机在化学中应用的一个特别活跃的领域。近年来,毛细管电泳(CE)由于其高效、快速、耗样量少等优点被广泛用于生命科学、环境科学、食品科学、药物化学、法医学及临床诊断等多种领域。但是与其他方法也比较,毛细管电泳需要优化的因素更多,这通常就大大影响到了分离效果。在许多情况下,对于一个分离任务来讲,寻找一个合适的分离条件往往很难,预测分离条件也很困难。所以本文将QSPR及实验设计应用于毛细管电泳中来优化分离条件,结果表明实验设计和QSPR方法与毛细管电泳相结合在预测毛细管电泳分离条件方面是一个非常有力的工具。本文共分七个部分,主要综述了QSPR的背景、原理、方法以及QSPR和实验设计在分析化学中的应用;实验设计及QSPR用于毛细管电泳分离测定中药及制剂中的活性组分;毛细管电泳测定奶粉、液态奶和鱼饲料中的三聚氰胺的分离体系;并将启发式方法(HM)和径向基函数神经网络(RBFNN)用于预测有机化合物的电化学和光学性质。第一章综述了QSPR的背景、方法研究及实验设计在分析化学中的应用。在第二章中,利用正交设计实验对电泳分离条件进行优化,建立了一种分离测定中草药川乌和草乌中乌头碱及次乌头碱含量的简单、快速的毛细管区带电泳(CZE)方法。在最佳分离条件下对中草药中乌头碱及次乌头碱含量进行了测定。同时建立了一个优化结构为“4-18-1”的径向基函数神经网络,用于预测最佳分离条件下的分离度,预测值与实验值相吻合。第三章,建立了一种快速简单的测定苦参制剂中苦参碱和氧化苦参碱含量的毛细管电泳—紫外检测方法(CE-UV)。利用正交设计优化分离和测定两个活性组分的条件,并测定了两个中药制剂中的活性物质的含量。同时用定量结构—性质关系建立了一个多元线性回归和一个非线性模型—径向基函数神经网络方法用于预测氧化苦参碱的保留时间,预测值与实验值相吻合,表明定量结构性质关系对于CE分离时间的预测是一个很好的方法。第四章中,建立了一种简单、快速和低消耗的CZE方法来分析奶粉、液态奶和鱼饲料中的三聚氰胺并将电泳方法和国标方法—高效液相色谱法(HPLC)进行了比较。用电泳的方法测定奶粉、液态奶和鱼饲料中的三聚氰胺和国标方法(GB/T 22388-2008和NY/T1372-2007)相比有很明显的改进。所建立方法的精密度、检测限、准确度和定量结果和HPLC一致。但CE的分析时间短、成本低,所以从长远看这种方法和高效液相色谱法比较是一种省时省力的方法。第五章中,用QSPR来预测和解释荧光猝灭中的结合常数。此方法仅仅是基于化合物的结构来预测其与人血清白蛋白的结合常数。分别用多元线性回归(MLR)和非线性的RBFNN来建立模型。MLR和RBFNN所得到的统计参数都表明模型具有很好的稳定性和预测能力,而且RBFNN的结果要稍好于MLR。用所建立的模型预测了中药制剂中的两个活性组分异欧前胡素和大黄酚与人血清白蛋白的结合常数,并与我们实验室用荧光法所得到的结果比较,预测值和实验值一致。说明QSPR方法能够使我们更好地从分子结构方面理解药物—蛋白质的结合,而且可以用于对其他有机化合物结合常数的预测。在第六、七章中,分别建立了线性相关模型(MLR)和非线性模型(RBFNN)来预测有机化合物的半波电位和紫外最大吸收波长。所得到的模型统计参数表明,两个模型都具有很好的稳定性和预测能力。说明QSPR方法能够使我们更好地理解影响有机化合物的半波电位和紫外最大吸收波长的结构因素。

全文目录

摘要  4-6
Abstract  6-14
1 综述  14-28
  1.1 定量结构-性质关系  14-22
    1.1.1 背景  14-15
    1.1.2 方法研究  15-20
    1.1.3 QSPR 在分析化学中的应用  20-22
  1.2 实验优化  22-23
  1.3 QSPR 和实验优化的结合  23
  1.4 结论  23-25
  参考文献  25-28
2 实验设计及神经网络用于毛细管电泳测定中药中乌头类生物碱  28-40
  2.1 简介  28-29
  2.2 实验  29-32
    2.2.1 仪器和软件  29
    2.2.2 试剂和药品  29-30
    2.2.3 溶液和样品制备  30
    2.2.4 实验设计和RBFNN  30-32
  2.3 结果和讨论  32-37
    2.3.1 正交实验设计  32-34
    2.3.2 标准曲线和检出限  34-35
    2.3.3 重现性  35
    2.3.4 样品测定  35-36
    2.3.5 RBFNN 结构优化  36-37
    2.3.6 RBFNN 的预测结果  37
  2.4 结论  37-38
  参考文献  38-40
3 实验设计和定量结构性质关系用于毛细管电泳测定中药制剂中的苦参碱和氧化苦参碱  40-54
  3.1 简介  40-41
  3.2 实验  41-43
    3.2.1 仪器和软件  41
    3.2.2 试剂和药品  41-42
    3.2.3 溶液和样品制备  42-43
    3.2.4 实验设计，MLR 和RBFNN  43
  3.3 结果和讨论  43-50
    3.3.1 最佳吸收波长的选择  43-45
    3.3.2 内标物的选择  45
    3.3.3 正交实验  45
    3.3.4 方法评价  45
    3.3.5 样品测定  45-47
    3.3.6 MLR 和RBFNN 结构优化  47-49
    3.3.7 MLR 和RBFNN 的预测  49-50
  3.4 结论  50-51
  参考文献  51-54
4 毛细管电泳测定奶粉、液态奶和鱼饲料中的三聚氰胺  54-63
  4.1 简介  54
  4.2 实验部分  54-56
    4.2.1 试剂，材料和标准  54-55
    4.2.2 仪器条件  55
    4.2.3 样品处理  55-56
  4.3 结果与讨论  56-61
    4.3.1 CE 条件优化  56-59
    4.3.2 HPLC 条件的优化  59
    4.3.3 方法的精密度和检测限  59
    4.3.4 样品测定  59-61
  4.4 结论  61-62
  参考文献  62-63
5 定量结构—性质关系预测中药有效组分与蛋白质的结合常数  63-78
  5.1 简介  63-64
  5.2 材料和方法  64-69
    5.2.1 QSPR 实验部分  64-69
    5.2.2 荧光猝灭  69
  5.3 结果与讨论  69-73
    5.3.1 多元线性回归的结果  69-70
    5.3.2 RBFNN 结果  70-71
    5.3.3 荧光猝灭实验结果  71-73
    5.3.4 MLR 和RBFNN 的预测结果  73
  5.4 结论  73-74
  参考文献  74-78
6 基于启发式方法和径向基函数神经网络预测苯并恶嗪化合物的半波电位  78-88
  6.1 简介  78-79
  6.2 材料和方法  79-81
    6.2.1 数据集  79-80
    6.2.2 描述符的计算  80-81
    6.2.3 启发式方法和径向基函数神经网络  81
  6.3 结果与讨论  81-85
    6.3.1 HM 结果  81-83
    6.3.2 关于描述符  83-85
  6.4 结论  85-86
  参考文献  86-88
7 基于启发式方法和径向基函数神经网络预测黄酮类化合物的紫外最大吸收波长  88-105
  7.1 简介  88-89
  7.2 材料和方法  89-97
    7.2.1 数据集  89-97
    7.2.2 描述符的计算  97
    7.2.3 启发式方法和径向基函数神经网络  97
  7.3 结果与讨论  97-101
    7.3.1 HM 结果  97-99
    7.3.2 RBFNN 结果  99-101
    7.3.3 关于描述符  101
  7.4 结论  101-102
  参考文献  102-105
8 结论与展望  105-106
致谢  106-107
附录1 攻读学位期间发表的论文目录  107-109

定量结构—性质关系及其在毛细管电泳中的应用

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