目前,QSPR在环境化学中已得到相当广泛的应用[5]。环境污染物进入环境中后,就会与环境介质发生化学反应。一般可能发生的化学反应包括水解反应、电离反应、氧化还原反应、光化学反应等。全部的反应过程在很大程度上是由分子结构决定的。运用QSPR理论,不仅有助于深层次了解反应的本质,而且能定量掌握反应速率和分析反应的主要影响因子。64160

水解反应是环境污染物进入水环境中最先发生的反应之一。一些有机物如卤代烷、酯类、酰胺等非常容易发生水解,另外一些有机物如苯、烷烃、醚、酮等则不易发生水解。仝建波[6]等人建立了酯类化合物水解速率常数的QSPR模型。用电子参数、几何参数分别对40个酯、24个硫酯化合物的结构进行了表征。结果表明, 电子参数和几何参数可较好地表达酯类化合物水解速率常数随结构变化的规律,为酯类化合物水解速率常数的预测提供了一种新的方法。Kunal Roy[7]等人建立了多种脂肪族有机物水溶解度的QSPR模型。结果表明,建模的方法具有很高的拟合能力,对脂肪族有机物水溶解度的预测能力很好。

电离反应是极性污染物进行的一个基本反应。电离表示一个分子吸收或释放电子或质子的难易程度,正是如此,电离常数被列为表征分子的基本物性数据之一。乔澍[8]等人用启发式方法和BP人工神经网络方法分别建立了仅有5个分子描述符的QSPR模型,用于预测80个芳香胺类化合物N—H键的键离解能。通过比较模型的稳定性和预测能力,发现BP人工神经网络方法能更好地预测芳香胺类化合物N—H键的键离解能值。

氧化还原反应是有机污染物物质降解的一条重要途径。臭氧氧化方法在废水和饮用水处理中频繁使用,同时,臭氧氧化方法也可以用于处理难降解的污染物质。臭氧能够替代液氯消毒剂,避免氯代产物的产生,从而达到保护环境的目的。江建林[9]等人在常温常压条件下,对22种取代苯酚在水溶液中的臭氧降解过程的动力学进行了研究,求出了反应表观速率常数。采用QSPR方法建立了表观速率常数与其结构及热力学参数之间的关系模型。研究结果表明:表观速率常数与其结构和热力学参数之间存在线性关系,分子的极化率是影响表观速率常数的主要因素。

光化学反应在自然界中每天都存在,对污染物的环境行为具有十分重要的影响。光化学反应可以直接或间接进行。直接反应中,污染物分子吸收光能由基态转为激发态,导致分子结构产生一系列变化;间接反应中,对光敏感的物质吸收光能后再传递给污染物分子,接受能量的污染物分子发生化学变化。卢桂宁[10]等人运用量子化学从头算方法计算了多种量子化学参数,选取其中六种参数为分子描述符,采用最小二乘法对光解半衰期进行逐步多元线性回归分析,得到两个光解半衰期的QSPR模型。结果表明:模型具有较高的相关系数,可有效地用于预测光解半衰期。

QSPR在化学、药学、计算机科学等学科中也得到广泛的应用。Aboozar Khajeh[11]等人建立了评价和预测液体热容的QSPR模型。他们对706种化合物建立了线性模型和非线性模型。实验结果表明这两种模型都具有很高的精度。Junhyoung Kim[12]等人使用遗传算法建立水溶性药物的水溶解性的QSPR模型。实验结果表明,建立的模型能很好地预测与所研究的水溶性药物具有相似结构的其他药物。J.Cartmell[13]等人建立了繁忙工作流程系统的QSPR模型。论文中描述了一个新的软件体系——繁忙的工作流程系统。结果表明,新算法和自动评价数据以及性质自动预测是此系统的三大特征。文献综述

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