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三维定量构效关系方法1. 引言在药物研发和化学领域中，了解分子结构与其生物活性之间的关系是至关重要的。
三维定量构效关系方法（3D-QSAR）是一种在分子层面上研究分子结构与生物活性之间定量关系的方法。
它通过计算分子的三维结构参数，并将其与实验测得的生物活性数据进行统计分析，从而揭示出分子结构与活性之间的定量关系。
2. 3D-QSAR方法原理3D-QSAR方法基于分子的三维结构参数进行模型建立和预测。
其主要步骤包括：选择合适的分子对齐方法、计算分子描述符、建立统计模型、验证和优化模型。
2.1 分子对齐分子对齐是3D-QSAR方法中的第一步，它通过将一系列具有相似结构但不同生物活性的化合物进行比对，找到最佳对齐方式。
常用的对齐方法包括最大共享法和最小二乘法。
2.2 分子描述符计算在确定了分子对齐方式后，需要计算每个分子的各种结构参数，这些参数被称为分子描述符。
分子描述符可以包括电荷分布、分子表面积、立体构型等。
计算分子描述符的方法有很多，常用的方法包括量子力学计算和经验公式计算。
2.3 统计模型建立在计算了分子描述符后，需要将其与实验测得的生物活性数据进行统计分析，建立定量构效关系模型。
常用的统计方法包括多元线性回归、偏最小二乘回归和支持向量机等。
通过这些方法，可以找到最佳的模型参数，并评估模型的可靠性和准确性。
2.4 模型验证和优化建立了统计模型后，需要对其进行验证和优化。
验证主要是通过交叉验证和外部预测来评估模型的预测能力。
如果模型表现良好，则可以继续使用；如果模型不理想，则需要进行优化，调整模型参数或重新选择分子描述符。
3. 3D-QSAR应用3D-QSAR方法在药物研发和化学领域中有着广泛的应用。
3.1 药物设计通过3D-QSAR方法，可以揭示出药物分子结构与其生物活性之间的关系，从而为药物设计提供指导。
通过优化分子结构，可以提高药物的活性和选择性，减少不良反应。
3.2 农药设计3D-QSAR方法也可以应用于农药设计中。
定量构效关系（QSAR）及研究方法分为三部分内容：1定量构效关系及研究现状2二维定量构效关系的概念模式及研究方法3三维定量构效关系研究一、定量构效关系及研究现状1、定量构效关系（QSAR）就是定量的描述和研究有机物的结构和活性之间的相互关系。
最初它作为药物设计的一个研究分支，是为了适应合理设计生物活性的需要发展起来的。
近二三十年，特别是计算机的发展和应用使QSAR研究提高到一个新的水平，其应用范围也在迅速扩大。
2、目前，QSAR在药物、农药、化学毒剂、环境毒理学等领域得到广泛的应用。
QSAR在药物和环境研究领域具有两方面的功能：根据所阐明的构效关系的结果，为设计、筛选或预测生物活性化合物指明方向根据已有的化学反应知识，探求生理活性物质与生物体的相互作用规律，从而推论生物活性所呈现的机制3、QSAR的发展主要历程了三个阶段：早期朴素认识很早以前，人们就已经认识到物质的反应性与其结构之间存在着一定的关系。
由于当时对物质认识水平肤浅，这种对结构--活性的认识是最朴素最原始的。
定性阶段Crum-Brown和Frazer开创了结构-活性定量关系研究的先河，他们认为化合物的生物活性与结构之间有某种函数关系Ψ=f(C)定量阶段Hansch等人从研究取代基与活性的关系出发，建立了线性自由能模型，从而使构象关系的研究从定性构效关系转向定量构效关系。
4、目前QSAR研究呈现三个方面的的特点：综合性QSAR的研究越来越多的借助数学、化学、生物等学科的理论和方法理论性主要是量子化学、量子生物学的理论应用于QSAR方程程序化即专家系统和数据库的开发和研制二、二维定量构效关系的概念模式及研究方法1、QSAR的研究程序包括五个主要步骤：选择合适的待测数据资料，建立待测数据库。
从数据库中选择合适的分子结构参数及欲研究的活性参数选择合适的方法建立结构参数与活性参数间的定量关系模型模型检验，选择更好的结构参数或建模方法，使模型更优化；同时需给出模型的约束条件和误差范围实际应用，预测新化合物的活性2、自从Hansch在1964年构建了线性自由能关系模型形成QSAR以来，经过许多研究者的努力当前已有多种QSAR模型，大致可分为两种：数值模型和推理模型，在这里我们主要介绍数值模型。
定量构效关系及研究方法定量构效关系及研究方法在新药研发领域中，构效关系是一个非常重要的研究方向。
定量构效关系研究涉及多个学科，主要关注分子结构与生物活性之间的定量关系，从而可以更好地理解药物分子的作用机制，加速新药研发过程。
定量构效关系研究需要综合运用化学、生物学、统计学等知识，以下是关于定量构效关系及研究方法的简介。
一、什么是构效关系？构效关系（structure-activity relationship，简称SAR）指的是分子结构与生物活性的定量关系。
其中，结构是指化合物的化学构成，包括它们之间的键和原子。
而活性是指化合物的生物学效应，可以用化合物在生物系统中产生的任何测量结果来描述。
构效关系可以帮助科学家们预测化合物的活性，从而设计新的化合物结构和合成路线，这些化合物可以更好地满足特定的药理学活性要求。
通过对不同化合物结构的定量构效关系的研究，可以为新药研发提供很多指导意见。
二、定量构效关系研究的步骤1、确定需要的生物活性我们需要确定要研究的化合物的特定药理活性。
可以在《药理学评论》（Pharmacological Reviews），《化学生物学杂志》（Chemical Biology），《生物健康科学》（Bioorganic & Medicinal Chemistry）等各种出版物中找到相关信息。
2、确定结构参数确定分子结构参数时，可以使用现有化合物的分类和命名法，例如糖苷化合物和脂肪酸酯类化合物和蛋白质（对于蛋白质，后述）。
一些常用的结构参数包括化合物的大小、氢键、芳香性、位置异性、甲基化、氧化和酯化等。
3、收集数据在确定需要的活性后，需要从各种文献和数据库中收集现有的数据。
这些数据可以是某种化合物结构的活性值，例如生物抑制浓度（IC50）、生物效价等，也可以是化合物的各种物化性质，例如溶解度、蒸汽压等。
4、数据处理数据处理是定量构效关系研究中非常关键的一步。
必须确定分子结构参数和生物活性之间的相关性。
QSAR方法在有机化合物毒性研究中的应用摘要:由于测定化合品的各种毒性需要花费大量的人力、物力和财力,人们不可能对众多化学品进行一一测定,而利用QSAR模型即可对化学品的生物毒性和环境行为进行预测，并筛选出具有潜在危害的化学品,这在环境科学研究中无疑是一件极具意义的工作。
本文大致总结了QSAR认识方法在有机化合物毒性评估及预测中的一些应用，并简要介绍了QSAR 方法在化境化学的研究进展及发展趋势。
关键词：QSAR ；应用；发展趋势；有机化合物对生物的毒性研究，在植物方面，大部分研究有机化合物对藻的毒性研究。
大量有机化合物或新型有机物仍不断地生产、研制和使用，其对环境的危害也越来越引起人们的关注。
人们己不满足于对毒物危害的被动响应，要求从“污染控制与治理为主”向“预防为主”的方向发展。
随着这一发展趋势，分析研究化合物的定量结构与其对生物毒性的关系，即定量构效关系也越来越受到人们的重视，一方面可以用于科学地解释有机化合物的毒性机理，另一方面通过化合物的定量构效关系研究可以加强其对生物毒性的预测和预报价。
1．QSAR概述定量结构—活性相关(Quantitative Structure—Activity Relationship ,简称QSAR)是指化学品的分子结构与其活性之间存在的定量关联。
QSAR研究是以结构表征为基础，以性质/活性预测为目标，以数学建模为纽带，围绕分子描述、化合物环境行为与生物活性分析和筛选以及发展建模方法三个方面展开。
无论是19世纪Hans Meyer与Charles Overton等在麻醉剂的抑制活性与其脂—水分配系数之间的线性关系，还是20世纪80年代Kamlet和Taft提出的线性溶剂化能模型，所有定量结构活性相关方法的理论基础都是将化合物物化性质、环境行为以及生物活性归因于其分子的化学结构。
基于这一原则，环境科学研究中的定量结构活性相关主要集中与有毒化合物及将要进入环境的新型化合物对人及其生态环境造成的环境效应与其分子化学结构之间的因果关系和量变规律。
药物分子的定量构效关系药物一直是人们生活中不可或缺的一部分，通过药物治疗疾病的方法，我们可以使自己的身体得到治愈。
然而，药物的研发与制造不是一件容易的事情，它需要大量的时间和精力。
药物分子的定量构效关系（Quantitative Structure-Activity Relationships，简称 QSAR）是一种利用计算机技术进行药物研究的方法。
它通过分析化学性质与药物活性之间的关系，探索药物分子的结构与活性。
这篇文章将详细解析药物分子的定量构效关系，帮助读者更深入了解药物研究的过程。
一、 QSAR的定义QSAR是药学中一种比较综合的技术方法，它可用数学和计算机技术，将药物分子的结构与测定的药理活性建立数学模型，从而分析分子结构与药理活性之间的关系。
这种关系有助于为药物设计和药效预测提供指导。
二、 QSAR的研究现状随着计算机技术与化学研究的发展，QSAR已成为药物研究领域的一种重要手段。
它可以帮助研究人员了解药物分子的结构特征对药理活性的影响，提高药物设计的准确性。
在QSAR的研究中，我们需要通过大量的实验数据与统计分析来建立数学模型，从而揭示药物分子结构和药效的关系。
目前，最常用的QSAR方法是线性回归和人工神经网络等。
三、 QSAR的基本概念1. 分子描述符分子描述符是化学分子的数值表示，通常由分子的物理和化学性质组成。
我们可以通过计算这些描述符与药理活性之间的关系，构建数学模型，发现描述符与药理活性的相关性。
2. 分子结构分子结构是构成分子的化学基团以及它们的排列方式。
每种结构都会带来不同的属性和性能，因此研究分子结构对药效影响是QSAR研究的一项重要任务。
3. 药理活性药理活性是药物分子与细胞或生物体发生相互作用的结果。
药理活性越强，药物的疗效就越好。
四、 QSAR的应用1. 新药研发利用QSAR技术可以预测药物的活性，提高药物研发的效率和准确性。
它可以帮助制造商在前期研究阶段确定药物的毒性和安全性，从而减少实验浪费和成本。
分为三部分内容：1定量构效关系及研究现状2二维定量构效关系的概念模式及研究方法3三维定量构效关系研究一、定量构效关系及研究现状1、定量构效关系（QSAR）就是定量的描述和研究有机物的结构和活性之间的相互关系。
最初它作为药物设计的一个研究分支，是为了适应合理设计生物活性的需要发展起来的。
近二三十年，特别是计算机的发展和应用使QSAR研究提高到一个新的水平，其应用范围也在迅速扩大。
2、目前，QSAR在药物、农药、化学毒剂、环境毒理学等领域得到广泛的应用。
QSAR在药物和环境研究领域具有两方面的功能：根据所阐明的构效关系的结果，为设计、筛选或预测生物活性化合物指明方向根据已有的化学反应知识，探求生理活性物质与生物体的相互作用规律，从而推论生物活性所呈现的机制3、QSAR的发展主要历程了三个阶段：早期朴素认识很早以前，人们就已经认识到物质的反应性与其结构之间存在着一定的关系。
由于当时对物质认识水平肤浅，这种对结构--活性的认识是最朴素最原始的。
定性阶段Crum-Brown和Frazer开创了结构-活性定量关系研究的先河，他们认为化合物的生物活性与结构之间有某种函数关系Ψ=f(C)定量阶段Hansch等人从研究取代基与活性的关系出发，建立了线性自由能模型，从而使构象关系的研究从定性构效关系转向定量构效关系。
4、目前QSAR研究呈现三个方面的的特点：综合性QSAR的研究越来越多的借助数学、化学、生物等学科的理论和方法理论性主要是量子化学、量子生物学的理论应用于QSAR方程程序化即专家系统和数据库的开发和研制二、二维定量构效关系的概念模式及研究方法1、QSAR的研究程序包括五个主要步骤：选择合适的待测数据资料，建立待测数据库。
从数据库中选择合适的分子结构参数及欲研究的活性参数选择合适的方法建立结构参数与活性参数间的定量关系模型模型检验，选择更好的结构参数或建模方法，使模型更优化；同时需给出模型的约束条件和误差范围实际应用，预测新化合物的活性2、自从Hansch在1964年构建了线性自由能关系模型形成QSAR以来，经过许多研究者的努力当前已有多种QSAR模型，大致可分为两种：数值模型和推理模型，在这里我们主要介绍数值模型。
利用定量构效关系预测持久性有机污染物环境行为的研究进展1 前言持久性有机污染物( persistent organic pollutants，pops) 是具有环境持久性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性的有机污染物的总称。
pops 可以广泛分布于各种环境介质中，在全球范围内的大气、土壤/沉积物、水体、植物等介质中都已检测到pops 的存在[1]。
联合国环境规划署( unep) 称其是“世界面临的最大的环境挑战之一”[2]。
定量构效关系(quantitative structure-activity/property relationship，qsar/qspr)最初是为了合理药物设计的需要而发展起来的，形成了一个定量药物设计的研究分支，对于设计和筛选生物活性显著的药物，阐明药物的作用机理均具有指导作用。
特别是上世纪70年代后，计算机技术的飞速发展更促进了qsar/qspr的发展，使其达到了一个更高的水平，应用范围也越来越广泛[3]。
qsar/qspr就是应用化学理论计算方法和各种数学统计分析方法，定量地描述和研究有机物的结构与活性/性质之间的相互关系，建立起qsar/qspr的数学模型。
可靠的qsar/qspr 模型一旦建立，经过预测能力的检验，就可以用来预测新化合物的各种性质。
qsar/qspr研究中的基本假设是化合物的性质或生物活性可以用描述化学结构的函数来表示[4]，即可以采用数学模型，将理论计算和统计分析二者结合起来研究系列化合物结构与其性质之间的定量关系。
qsar/qspr研究不仅具有理论价值，同时也具有实用价值。
研究取得的成果已经越来越多的被应用到各个领域，如有机化合物环境行为的评价、药物设计以及化工设计等等[5]，这样一来，就大大缩短了药物开发的过程，提高了化工生产的效率，降低了生产成本，节约了人力和物力。
2 相关问题的研究进展2.1 持久性有机污染物的研究领域现状目前国内外对于pops 的研究主要集中在以下几个方面：(1) 针对环境样品中pops 的采样、分析与合成等基础方法研究；(2) 各种环境介质中pops 的含量水平测定，涉及水、气、土壤、沉积物、各种生物样品、人体样品( 血清、母乳、头发) 等；(3) 基于pops 在环境中的含量与分布情况，对其迁移转化机制的探讨、源与汇的解析；(4) pops 的毒理效应与生物有效性研究；(5) pops 的降解方法研究，受pops 污染环境特别是土壤的修复技术与机理；(6) pops 的物理化学性质测定，如水溶性、蒸气压、亨利定律常数(h) 、辛醇-水分配系数( kow) 、有机碳-水分配系数( koc) 等；(7) pops 的持久性评价方法研究。
山 东 化 工 收稿日期：２０１９－０２－１３作者简介：潘 嵘（１９９３—），女，江苏江阴人，扬州大学环境科学与工程学院，在读硕士。
ＱＳＡＲ预测模型在水环境化学中的研究进展潘 嵘（扬州大学环境科学与工程学院，江苏扬州 ２２５０００）摘要：自然环境介质中化学污染物不断增多，传统检测方法的局限性日益突出，通过建立定量构效关系（ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ，ＱＳＡＲ）模型来预测化学物质在水环境中性质的方法逐渐成为主流。
本文介绍了被动采样中平衡分配系数、生物富集因子及双酚Ａ类似物雌激素干扰效应的ＱＳＡＲ模型的建立，具体体现了ＱＳＡＲ预测模型在毒性效应、干扰效应及测量手段等方面的应用，以期其在未来有更好的应用前景。
关键词：ＱＳＡＲ；预测模型；分配系数；化学污染物中图分类号：Ｘ１７１．５ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００８－０２１Ｘ（２０１９）０８－０２３８－０２ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＱＳＡＲＰｒｅｄｉｃｔｉｏｎＭｏｄｅｌｉｎＷａｔｅｒＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＣｈｅｍｉｓｔｒｙＰａｎＲｏｎｇ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＥｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＹａｎｇｚｈｏｕＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｙａｎｇｚｈｏｕ ２２５０００，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｗｉｔｈｔｈｅｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓｉｎｎａｔｕｒａｌｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｍｅｄｉａ，ｔｈｅｌｉｍｉｔａｔｉｏｎｓｏｆｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌｄｅｔｅｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓｈａｖｅｂｅｃｏｍｅｉｎｃｒｅａｓｉｎｇｌｙｐｒｏｍｉｎｅｎｔ．Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｉｎｇｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅａｃｔｉｖｉｔｙｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ（ＱＳＡＲ）ｍｏｄｅｌｔｏｐｒｅｄｉｃｔｔｈｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｃｈｅｍｉｃａｌｓｕｂｓｔａｎｃｅｓｉｎｗａｔｅｒｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｈａｓｇｒａｄｕａｌｌｙｂｅｃｏｍｅｔｈｅｍａｉｎｓｔｒｅａｍ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔＱＳＡＲｍｏｄｅｌｓ，ｗｈｉｃｈｅｍｂｏｄｉｅｓｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆＱＳＡＲｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌｉｎｔｏｘｉｃｉｔｙａｎｄｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｍｅａｎｓ，ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｈａｖｅａｂｅｔｔｅｒａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＱＳＡＲ；ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｏｄｅｌ；ｐａｒｔｉｔｉｏｎｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｃｈｅｍｉｃａｌｐｏｌｌｕｔａｎｔｓ 近年来，由于经济的飞速发展和科技水平的日益提高，人类化工产业产品的需求与产量日益增加。
定量结构-活性关系的研究方法及其应用作者：王婷来源：《科技视界》2014年第15期【摘要】本文阐述了定量结构-活性关系的研究程序及其相关的研究方法，并关注了定量结构-活性关系在药物化学和环境化学方面的相关应用。
【关键词】定量结构-活性关系；方法；应用The Research Methods and the Applications of Quantitative Structure-activity RelationshipWANG Ting（School of Petroleum and Chemical Engineering Yinchuan Institute of Energy, Yingchuan Ningxia 750105, China)【Abstract】This paper expounds the quantitative structure - activity relationship studies program and related research methods, and focus on the recent years of quantitative structure - activity relationship related applications in medicinal chemistry and environmental chemistry.【Key words】QSAR; Methods; application0概述定量结构-活性关系(quantitative structure-activity relationship，QSAR)是预测化合物的理化性质或生物活性的理论方法之一，在现代计算化学理论中，定量结构-活性关系(QSAR)是研究一类化合物的二维结构或三维结构，采用了理论计算，然后再进行统计分析，找出结构与其生物效应(如药物的生物利用度、活性或毒性等)的定量关系的方法，它是众多研究者进行药物研究时所使用的重要理论计算方法和常用手段。
