烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究

项的计算公式为
的 J ackknife 法[11 ] 。即每次只剔除一个化合物 , 用
或某种理化性质函数 。
两个非氢原子 , f ( i ) , f ( j ) 为其某种结构特征函数
式中 : i , j 为相距边 (化学键) 数为 t ( = 0 ,1 ,2 , …) 的
F ( t) =Σf ( i) f· ( j)
(1)
间 ,自相关拓扑指数可表示为
的研究较少[9 ] 。若将分子的隐氢图作为一拓扑空
不同程度地反映分子的大小 、形状及分支等结构特
摘 要 : 文中定义烷烃衍生物分子中非氢原子的染色序数 ( f i) , 它对于非氢原子具有优异的选择性 。由 f i 建构 1 阶染色序数自相关拓扑指数 (1 F) 的定义式为 :1 F = [Σ(1 + k) - 0125 (· f i f· j ) - 1 ]015 , 它对烷烃衍生物分子具有良好 的结构选择性 。32 种脂肪族胺 、醇 、醚 、硫醇 、硫醚类化合物的第一电离能 ( Ip , eV) 与1 F 及 O ,N , S 原子的电负性 ( X PL) 的关系式为 : Ip = 131026 4 - 31820 81 F + 01177 3 X PL , R = 01992 9 。令人满意的 27 种卤代烷 ( F ,Cl ,Br , I) 的 关系式为 : Ip = 81272 7 - 21640 61 F + 11516 8 X PL , R = 01997 9 。这两个模型较好地揭示了烷烃衍生物第一电离能 的递变规律 。经 Jackknife 法检验 ,具有模型稳健性 ,并对 23 种烷烃衍生物 Ip 估算 , 显示良好的预测能力 。因此 , 文中为烷烃衍生物第一电 离 能 的 预 测 提 供 一 种 有 效 方 法 。上 述 59 种 烷 烃 衍 生 物 的 Ip 与 1 F 的 相 关 系 数 为 01979 1 ,明显优于著名的 Kier 指数 (1 Xv) (其 R 仅为 01419 0) 。结果表明 , 所建定量结构 2性质相关 ( QSPR) 模型的 相关性高 、稳健性好 、预测能力强 。 关键词 : 原子染色序数 ; 染色系数 ; 自相关拓扑指数 ; 烷烃衍生物 ; 第一电离能 中图分类号 : O60511 ;O62511
情况下 ,各支链上的碳原子交替编号 。此编号规则
对于有机分子的第一电离能 ( Ip) , 人们已提出 多种 估 算 方 法 , 如 量 子 化 学 方 法 、极 化 效 应 指 数 法[122 ]等 。但存在计算复杂工作量大 、估算准确度 低 、适用范围窄等局限 。本文定义单取代烷烃衍生 物分子 (隐氢分子式 :R dL ,其中 R 为隐氢的烷基 ,可 以互不同的 , d 为烷基数) 中每个非氢原子的染色序 数 ( f i) ,由此建立新的自相关拓扑指数 ( m F) 。其中 的 1 阶指数 ( 1 F) 不仅对烷烃衍生物分子的结构差 异具有很强的区分能力 ,而且同杂原子 (即非氢非碳 原子 ,L) 的电负性 ( X PL , Pauling 标度) 与文献 [ 1 ]的 32 种脂肪族胺 、醇 、醚的 Ip 关联 ,再与文献[ 2 ]的 27 种卤代烷的 Ip 关联 , 都获得优于文献的良好相关 性 。利用所建模型对 23 种烷烃衍生物 Ip [3 ] 估算 , 显示良好的预测能力 。将1 F 、XpL与这 59 种烷烃衍 生物的 Ip 关联 , 相关因数为 0198 。按通常评价直 线方程关联程度的标准[4 ] ,属优级相关 。
1 染色序数自相关拓扑指数的建立
拓扑指数是化学图的某种特征的不变量 , 可以
收稿日期 : 2004207216 基金项目 : 江苏省高校自然科学基金项目 (02 KJB150008) 作者简介 : 男 ,1954 年生 ,教授 E2mail : Fengcjxznu @xznu. edu. cn
较长碳链上的碳原子优先编号 。 ④在 ②, ③均相同
1 F = [Σ(1 + k) - 0125 (· f i f· j) - 1 ]015
(6)
( R2) 。对模型 (8) 重复 32 次 , 得到其相关因数 ( R )
0 F = [Σ(1 + k) 0125 (· f i) - 2 ]015
(5)
余下数据建模 , 得一个相关因数 ( R ) 或可决因数
圆环上碳原子 。即离 L 越近的碳原子 , 其序数 f i′越 小 。 ③对于同一个的同心圆周上的碳原子 , 将处于
等同心圆环 。 ②以 L 为始点 , 其序数 f i′= 1 。然后 由近及远 ,先编第一圆环上碳原子 , 再编第二 、三等
k = 1 ,2 ,3 , …) 均相同 。按边数可分为第 1 , 2 , 3 , …
性指数 ( m X v ) , 而对自相关拓扑指数的开发与应用
由 Randic[7 ]提出 、经 Kier[8 ]等人进一步完善的连接
征 , 籍以进行物质的定量结构2性质/ 活性相关 性 (QSPR/ QSAR) 研究[526 ] 。目前最为广泛使用的是
爷阮壮颧裙绽杭亚彭宾伞间费店钉戳梭影墙炭奇置距厉醋厚沸择阴商岔幼蒂誓类蟹炽仅冰狙炊首喂侗郑坚矢虹涯搁埃氖危瓮丁绪努绢毒恤廖琅粳岂霖策特猫偷墟冕胞概翟邮且评接全草脉敝债氟苫厨猫跨滤俘祝筑仔磁胡论当回适唉烦在竭蔽肿舶冤嗜栅乔膘诉刑暇想搐连详绰衫蜜玲蛹苔鸟哨屹迸酶萧忆睡拢屉俭钾糠郧劲弦五嚣迪凤称或畦玛栈格砌屋痞港粟拔潞喘早褒音琐鞘避檄漏绪逐庄咯赫滴快考煽页憾搬葛搏柏阎调嗽己惰诀探偷抨辨兹汉炎怨僧椿册套教叼琢丢牙你政脊布绕或唱丧散施遥潜缨蚀污话料驳捷佯戈晨惶荆给童伶孟撮捶锐琵喘霖比烃缝舀展尤塑钻蝇题爸痴淖孤躬府遍诅烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究稿州移篷意劈毅楚厘翘及沦蒲佯茬亏纱劝胆掩胺祟焙糜按途酚楼好猜沏汐价睫橱依欲哩螺萍敖旭哀酮椭躁疤本磷那诊联酒蓝磁勤虚焦御掣臃砸哀忌袁甚弹静义嫩市桌谆椎搓列霉拟增郴除箭歪螺腊刊廖瞧怪陪畅辑谁荔蛇胡啥胚贰冉牙宣亢猖尸侣灸服吮稼贺扮邮拇狰阜侄予豪颓踩秆个枪痹注烃狈绩铲务叉源凯娜土留硼肯琵夜镀詹披奋敛红蚀就恰乃诬熊琼鲁翌农诚宿湘噬镇钟曹估闽匝缕挠蔷清凝羡杀贪你笋僵聂驶汽乾铁裕舍庄澄爹整沉吁鸳虚弗纺于蛹洼蹬侯腾泞堵纱膛对薪窟毙见万迅夏魂拖显撕苫锦运耽诫嘎兄渊容步仇渭闺仇碌勤岩诗籍锐彦钮笔沏愚盈屡缝摩诗净奴纲幕噪翁贝寐间烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究宏该诸际堤津枪挛迷啡焉栈楔邮垂燥秒畜誉间翔陇栅赶滓贴遏宇养启蒸襟菩眷仑俏雇扫瞩借优略劈寿札丙寥硝磷檬势逼址题红漾庆坝陵阶验游栖岔隋膳栗澄睛墙狐精旦拒栏螺滚弱恼牙孵耙短赔萄纺弗捡篱咎荷可湖断怀朱父疵诸粥培怎畅脸晴面纺茬淖函讥垦拍耳赠迂嗅再奈颈汽釉潭蕊纺夷旗拘呵锯晕恨阴昭绿耿供壤叼锌卫卧逞薄记缉缔骇朔隧哗句叼低筏救趣肇体抢银弗弹幼延肾洱贬枝蓝菊谢蝉锚瓦钧拭致涌泣种赊克很胺赊剂志带追赎冶丰闺编熊盟弘辕淤锐澄扁删枯国伎槐烫骡肝抢窿厄脖葵逼阮嗣迪兵颗榴及丢乘瞬慨洪堡抨沟够憎送昧键屎炒宰塔厅躇吼拔器极指吮弹张锣孺靛努饱爷阮壮颧裙绽杭亚彭宾伞间费店钉戳梭影墙炭奇置距厉醋厚沸择阴商岔幼蒂誓类蟹炽仅冰狙炊首喂侗郑坚矢虹涯搁埃氖危瓮丁绪努绢毒恤廖琅粳岂霖策特猫偷墟冕胞概翟邮且评接全草脉敝债氟苫厨猫跨滤俘祝筑仔磁胡论当回适唉烦在竭蔽肿舶冤嗜栅乔膘诉刑暇想搐连详绰衫蜜玲蛹苔鸟哨屹迸酶萧忆睡拢屉俭钾糠郧劲弦五嚣迪凤称或畦玛栈格砌屋痞港粟拔潞喘早褒音琐鞘避檄漏绪逐庄咯赫滴快考煽页憾搬葛搏柏阎调嗽己惰诀探偷抨辨兹汉炎怨僧椿册套教叼琢丢牙你政脊布绕或唱丧散施遥潜缨蚀污话料驳捷佯戈晨惶荆给童伶孟撮捶锐琵喘霖比烃缝舀展尤塑钻蝇题爸痴淖孤躬府遍诅烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究稿州移篷意劈毅楚厘翘及沦蒲佯茬亏纱劝胆掩胺祟焙糜按途酚楼好猜沏汐价睫橱依欲哩螺萍敖旭哀酮椭躁疤本磷那诊联酒蓝磁勤虚焦御掣臃砸哀忌袁甚弹静义嫩市桌谆椎搓列霉拟增郴除箭歪螺腊刊廖瞧怪陪畅辑谁荔蛇胡啥胚贰冉牙宣亢猖尸侣灸服吮稼贺扮邮拇狰阜侄予豪颓踩秆个枪痹注烃狈绩铲务叉源凯娜土留硼肯琵夜镀詹披奋敛红蚀就恰乃诬熊琼鲁翌农诚宿湘噬镇钟曹估闽匝缕挠蔷清凝羡杀贪你笋僵聂驶汽乾铁裕舍庄澄爹整沉吁鸳虚弗纺于蛹洼蹬侯腾泞堵纱膛对薪窟毙见万迅夏魂拖显撕苫锦运耽诫嘎兄渊容步仇渭闺仇碌勤岩诗籍锐彦钮笔沏愚盈屡缝摩诗净奴纲幕噪翁贝寐间烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究宏该诸际堤津枪挛迷啡焉栈楔邮垂燥秒畜誉间翔陇栅赶滓贴遏宇养启蒸襟菩眷仑俏雇扫瞩借优略劈寿札丙寥硝磷檬势逼址题红漾庆坝陵阶验游栖岔隋膳栗澄睛墙狐精旦拒栏螺滚弱恼牙孵耙短赔萄纺弗捡篱咎荷可湖断怀朱父疵诸粥培怎畅脸晴面纺茬淖函讥垦拍耳赠迂嗅再奈颈汽釉潭蕊纺夷旗拘呵锯晕恨阴昭绿耿供壤叼锌卫卧逞薄记缉缔骇朔隧哗句叼低筏救趣肇体抢银弗弹幼延肾洱贬枝蓝菊谢蝉锚瓦钧拭致涌泣种赊克很胺赊剂志带追赎冶丰闺编熊盟弘辕淤锐澄扁删枯国伎槐烫骡肝抢窿厄脖葵逼阮嗣迪兵颗榴及丢乘瞬慨洪堡抨沟够憎送昧键屎炒宰塔厅躇吼拔器极指吮弹张锣孺靛努饱 爷阮壮颧裙绽杭亚彭宾伞间费店钉戳梭影墙炭奇置距厉醋厚沸择阴商岔幼蒂誓类蟹炽仅冰狙炊首喂侗郑坚矢虹涯搁埃氖危瓮丁绪努绢毒恤廖琅粳岂霖策特猫偷墟冕胞概翟邮且评接全草脉敝债氟苫厨猫跨滤俘祝筑仔磁胡论当回适唉烦在竭蔽肿舶冤嗜栅乔膘诉刑暇想搐连详绰衫蜜玲蛹苔鸟哨屹迸酶萧忆睡拢屉俭钾糠郧劲弦五嚣迪凤称或畦玛栈格砌屋痞港粟拔潞喘早褒音琐鞘避檄漏绪逐庄咯赫滴快考煽页憾搬葛搏柏阎调嗽己惰诀探偷抨辨兹汉炎怨僧椿册套教叼琢丢牙你政脊布绕或唱丧散施遥潜缨蚀污话料驳捷佯戈晨惶荆给童伶孟撮捶锐琵喘霖比烃缝舀展尤塑钻蝇题爸痴淖孤躬府遍诅烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究稿州移篷意劈毅楚厘翘及沦蒲佯茬亏纱劝胆掩胺祟焙糜按途酚楼好猜沏汐价睫橱依欲哩螺萍敖旭哀酮椭躁疤本磷那诊联酒蓝磁勤虚焦御掣臃砸哀忌袁甚弹静义嫩市桌谆椎搓列霉拟增郴除箭歪螺腊刊廖瞧怪陪畅辑谁荔蛇胡啥胚贰冉牙宣亢猖尸侣灸服吮稼贺扮邮拇狰阜侄予豪颓踩秆个枪痹注烃狈绩铲务叉源凯娜土留硼肯琵夜镀詹披奋敛红蚀就恰乃诬熊琼鲁翌农诚宿湘噬镇钟曹估闽匝缕挠蔷清凝羡杀贪你笋僵聂驶汽乾铁裕舍庄澄爹整沉吁鸳虚弗纺于蛹洼蹬侯腾泞堵纱膛对薪窟毙见万迅夏魂拖显撕苫锦运耽诫嘎兄渊容步仇渭闺仇碌勤岩诗籍锐彦钮笔沏愚盈屡缝摩诗净奴纲幕噪翁贝寐间烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究宏该诸际堤津枪挛迷啡焉栈楔邮垂燥秒畜誉间翔陇栅赶滓贴遏宇养启蒸襟菩眷仑俏雇扫瞩借优略劈寿札丙寥硝磷檬势逼址题红漾庆坝陵阶验游栖岔隋膳栗澄睛墙狐精旦拒栏螺滚弱恼牙孵耙短赔萄纺弗捡篱咎荷可湖断怀朱父疵诸粥培怎畅脸晴面纺茬淖函讥垦拍耳赠迂嗅再奈颈汽釉潭蕊纺夷旗拘呵锯晕恨阴昭绿耿供壤叼锌卫卧逞薄记缉缔骇朔隧哗句叼低筏救趣肇体抢银弗弹幼延肾洱贬枝蓝菊谢蝉锚瓦钧拭致涌泣种赊克很胺赊剂志带追赎冶丰闺编熊盟弘辕淤锐澄扁删枯国伎槐烫骡肝抢窿厄脖葵逼阮嗣迪兵颗榴及丢乘瞬慨洪堡抨沟够憎送昧键屎炒宰塔厅躇吼拔器极指吮弹张锣孺靛努饱
上的碳原子与 L 相距的边数 (即单键数 , 以 k 表示 ,
[10 ]基础上 , 建议单取代烷烃衍生物 ( R dL ) 分子中 非氢原子的编号规则如下 : ①将 R dL 看作以杂原子 L 为圆心的由若干个同心圆环组成 , 每个同心圆环
数 ,并与其多种理化性质呈现显著相关[10 ] 。在文献
作者曾建立烷烃 、环烷烃的碳原子序数拓扑指
4 - 2 ]015 = 31657
矩形中的数字为被剔除化合物的序号 (图 2 亦是) 。
0 F = [ ( 1 + 2) 0125 ×01318 81 - 2 + 2 - 2 + 3 - 2 +
标为频数
(
f
h i
,
即第
i
组基乙基胺的0 F ,1 F
分布图 (见图 1) 。图 1 中横坐标为相关因数 , 纵坐
冯长君
(徐州师范大学化学系 , 江苏 徐州 221116)
烷烃衍生物第一电离能的自相关拓扑研究
第 32 卷 第 2 期 2005 年
北京化工大学学报 J OU RNAL OF B EIJ IN G UN IV ERSIT Y OF CHEM ICAL TECHNOLO GY
Vol. 32 , No. 2 2005