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第一章 结构、性质与活性 1

1.1 结构-性质研究发展过程 1

1.2 化学键模型与分子结构的表示 3

1.3 结构对物理化学性质的影响 5

1.4 结构-性质相关预测水中溶解度 6

1.4.1 根据结构-性质相关预测氮杂环类有机物的水溶解度 6

1.4.2 定量结构-性质相关预测取代芳烃水溶解度 8

1.5 分子连接性指数与硝基芳烃理化参数的相关性 12

1.6 结构-性质相关估算土壤-沉积物吸附系数 15

1.7 应用结构-性质相关研究有机物的亨利常数 18

1.8 摩尔体积与理化参数相关性 26

1.8.1 摩尔体积的计算 26

1.8.2 溶解度与摩尔体积 26

1.8.3 辛醇／水分配系数与摩尔体积 40

1.9 结构与活性 42

1.9.1 结构与活性相关模型 42

1.9.2 模型的验证 44

1.9.3 氯代芳烃的理化参数与生物活性相关 45

参考文献 59

第二章 量子化学在定量结构-性质-活性相关研究中的应用 60

2.1 分子轨道理论方法 60

2.2 MOPAC软件及其计算方法 62

2.3 应用量子化学参数预测有机污染物的理化性质 66

2.3.1 理论线性溶解能相关模型 66

2.3.2 应用MTLSER模型研究苯砜基环烷酸酯类化合物的正辛醇／水分配系数、水溶解度和沉积物吸附系数 69

2.3.3 应用MTLSER模型拟合苯砜基环烷酸酯类化合物的高效液相色谱容量因子 77

2.3.4 应用MTLSER模型研究卤代芳烃的正辛醇／空气分配系数(Koa) 81

2.3.5 多环苯烃的光解速率常数与其前线分子轨道能的定量关系 82

2.4 应用量子化学参数预测有机污染物的生物活性 85

2.4.1 应用TLSER模型预测有机污染物的生物活性 85

2.4.2 应用量子化学参数预测部分取代芳烃生物活性 85

2.4.3 应用量子化学参数预测苯砜基环烷酸酯类化合物对大型蚤和发光菌的急性毒性 86

2.5 量子化学在有机污染物定量结构-性质-活性相关研究中的展望 92

参考文献 92

第三章 典型有机物毒理学机理 95

3.1 典型有机物毒性反应类型 95

3.2 典型有机物的分子毒性机制 96

3.2.1 典型有机物分子在生物体内的化学反应类型 96

3.2.2 外源性有机物在生物体内的转化过程 98

3.2.3 典型有机物的特异性和非特异性毒性反应机制 99

3.2.4 有机物特异性(反应性)与非特异(非反应性)性毒性的划分及各自的分子结构特点 101

3.2.5 典型有机物分子毒性的定量结构活性关系 106

3.3 典型有机物遗传毒理学原理 115

3.3.1 典型有机物遗传毒理作用类型 115

3.3.2 典型有机物致癌作用机理 117

3.3.3 典型有机物遗传毒性的预测模型 121

3.4 典型有机物毒性作用的生物替代性机制 135

参考文献 139

第四章 人工神经网络技术在结构-性质-活性关系研究中的应用 140

4.1 人工神经网络的构造和功能 140

4.1.1 人工神经网络的发展历史简介 140

4.1.2 神经网络基本结构 141

4.1.3 人工神经元的功能函数 142

4.1.4 BP型神经网络 144

4.2 人工神经网络在结构-性质-活性研究中的应用实例 150

4.2.1 ANN在模式识别／定性分类中的应用 150

4.2.2 ANNX对理化性质和生物活性的定量预测 155

4.2.3 特征参数的选择 161

4.3 一个BP型神经网络计算程序示例 164

4.3.1 程序流程示意图(见图4-11)及数据结构、符号的说明 165

4.3.2 程序及分析 167

参考文献 175

第五章 拓扑学方法在结构-性质-活性相关研究中的应用 177

5.1 结构-性质-活性相关研究的拓扑学方法 177

5.2 分子连接性指数方法在结构-性质-活性相关研究中的应用 178

5.3 Am指数在结构-性质-活性相关研究中的应用 181

5.4 自相关拓扑指数的计算方法及其改进 183

5.5 拓扑指数与有机物理化性质的相关性 185

5.6 自相关拓扑指数与含氯有机化合物遗传毒性的相关性 187

5.7 自相关拓扑指数与有机物对水生生物急性毒性的定量关系 190

参考文献 193

第六章 基团贡献法预测有机物理化性质 195

6.1 ASOG模型 195

6.1.1 基本原理与模型 195

6.1.2 计算实例 209

6.2 UNIFAC法 211

6.2.1 UNIFAC模型 211

6.2.2 UNIFAC基团参数法 213

6.2.3 基团参数的估算 221

6.2.4 估算基团参数的实验数据 221

6.2.5 UNIFAC模型的缺陷与修订 224

6.2.6 应用 225

6.2.7 计算实例 226

6.3 其他基团贡献法 234

6.3.1 模型推导 234

6.3.2 碎片系数 237

参考文献 238

第七章 一种新的Lewis酸碱性判别指数及其应用 240

7.1 Lewis酸碱强度研究慨述 240

7.1.1 Lewis酸碱的概念 240

7.1.2 Lewis酸碱的强度 241

7.1.3 已有的强度定量方法 241

7.2 原理 243

7.2.1 Lewis酸碱的理论基础——分子轨道学说 243

7.2.2 化合物在不同溶剂／水体系中的分配 248

7.2.3 Lewis酸碱判别指数的定义 250

7.3 Lewis酸碱性指数的定量化 251

7.3.1 定量方法 251

7.3.2 指数物理意义 254

7.3.3 可靠性和有效性 257

7.4 酸碱性指数应用 259

7.4.1 苯系物理化参数估算 259

7.4.2 溶质氢键给体酸度的估算 263

7.4.3 有机化合物土壤吸附系数估算 265

7.4.4 芳香化合物的酸碱性与溶剂／水分配系数的相关性 268

参考文献 271

第八章 反相液相色谱保留在定量结构-性质-活性相关研究中的应用 272

8.1 概述 272

8.2 反相液相色谱保留与分子连接性指数的关系 275

8.3 反相液相色谱保留在定量结构-性质相关(QSPR)、定量结构-活性相关(QSAR)研究中的应用 281

8.3.1 反相液相色谱法预测辛醇-水分配系数(Kok) 281

8.3.2 反相液相色谱法预测化合物的水溶解度及环境参数 291

8.3.3 反相液相色谱保留预测生物活性 307

参考文献 313

第九章 有机污染物理化性质测定与估算方法 314

9.1 分配系数的测定与估算 314

9.1.1 分配系数的测定 314

9.1.2 分配系数的估算 316

9.2 溶解度的测定与估算 317

9.2.1 溶解度的测定 317

9.2.2 溶解度的估算 319

9.3 萘在水溶液中的光化学氧化 324

9.3.1 原理 324

9.3.2 仪器和试剂 325

9.3.3 实验步骤 325

9.3.4 数据处理 326

9.3.5 注意事项 326

9.4 对硝基苯甲腈水解速率常数的测定 327

9.4.1 原理 327

9.4.2 仪器和试剂 328

9.4.3 实验步骤 328

9.4.4 数据处理 328

9.4.5 注意事项 329

9.5 苯和间二甲苯挥发速率的测定 329

9.5.1 原理 329

9.5.2 仪器和试剂 331

9.5.3 实验步骤 331

9.5.4 数据处理 332

9.5.5 注意事项 333

9.6 有机化合物在自然沉积物上吸附与解吸动力学常数快速测定方法 334

9.6.1 原理 334

9.6.2 仪器和试剂 335

9.6.3 操作步骤 335

9.6.4 实例介绍 335

9.6.5 注意事项 335

9.7 有机物饱和蒸气压测定方法 336

9.7.1 原理 336

9.7.2 仪器和试剂 337

9.7.3 实验步骤 338

9.7.4 注意事项 339

9.8 分子连接性指数计算 340

9.8.1 原理 340

9.8.2 分子连接性指数计算示例 346

9.8.3 注意事项 348

9.9 分子表面积计算方法 348

9.9.1 原理 348

9.9.2 计算方法 350

9.9.3 注意事项 352

9.10 EXAMS模式用于研究湖泊中污染物的迁移转化规律 353

9.10.1 原理 353

9.10.2 仪器 355

9.10.3 实验步骤 355

9.10.4 数据处理 355

9.10.5 注意事项 357

参考文献 357

第十章 生物活性测定与预测 359

10.1 有机物对水蚤的急性毒性 359

10.1.1 原理 359

10.1.2 仪器、试剂与试验生物 359

10.1.3 操作步骤 359

10.1.4 计算方法 360

10.1.5 实例介绍及注意事项 360

10.2 应用发光菌测定有机化合物的毒性 361

10.2.1 原理 361

10.2.2 仪器、试剂和菌种 361

10.2.3 操作步骤 362

10.2.4 计算方法 362

10.2.5 实例介绍 362

10.2.6 注意事项 364

10.3 有机物对酵母菌毒性的测定方法 364

10.3.1 原理 364

10.3.2 材料 364

10.3.3 酵母菌毒性测定 365

10.3.4 讨论 365

10.4 鼠伤寒沙门氏菌／哺乳动物肝微粒体致突变性试验(Ames试验) 368

10.4.1 原理 368

10.4.2 设备与材料 369

10.4.3 步骤和方法 373

10.4.4 结果和报告 377

10.4.5 注意事项 377

10.5 哺乳动物经口急性毒性试验 378

10.5.1 原理 378

10.5.2 设备与材料 379

10.5.3 步骤和方法 379

10.5.4 结果评定 382

10.6 哺乳动物骨髓细胸微核试验 382

10.6.1 原理 382

10.6.2 设备与材料 383

10.6.3 步骤和方法 384

10.6.4 注意事项 385

10.7 利用前线分子轨道能预测氯代芳烃化合物生物毒性的方法 386

10.7.1 理论模型推导 386

10.7.2 材料与方法 388

10.7.3 预测结果 390

10.8 典型有机物对鱼毒性的预测 391

10.8.1 原理 391

10.8.2 实验部分 391

10.8.3 预测结果 391

10.9 典型有机物对藻类毒性的预测 394

10.9.1 原理 394

10.9.2 实验部分 395

10.9.3 预测结果 396

10.10 典型有机物对小鼠毒性的预测 399

10.10.1 原理 399

10.10.2 实验部分 399

10.10.3 预测结果 399

10.11 取代芳烃对蝌蚪毒性及其预测 402

10.11.1 原理 402

10.11.2 材料与方法 403

10.11.3 预测结果 403

10.12 毒物风险评价外推法 405

10.12.1 外推方法的必然性 405

10.12.2 毒性试验的局限性 405

10.12.3 毒性数据的获得 406

10.12.4 外推法 407

参考文献 412