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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