چکیده

روابط ساختار کمی – فعالیت (QSARها ) و روابط ساختار کمی – ویژگی (QSPRها ) مدل های محاسباتی هستندکه ظاهر ساختاری مولکول ها را فعالیت زیستی آن ها یا هر ویژگی دیگری مربوط می کنند . شاخص های توپولوژیکی (Tis) دسته ای مهم از توصیفگر های مولکولی هستند.توصیف کننده های ریاضی ای که از گراف های مولکولی مشتق شده اند و بطور گسترده در  QSAR و QSPR مورد استفاده قرار می گیرند. شاخص های توپولوژیکی بر پایه یک محاسبه ریاضی از ماتریس هایی که از گراف مولکولی بدست می آیند،مشتق می شوند. یک گراف G=G(V,E) زوج مرتبی شامل دو دسته V=V(G) رئوس و E=E(G) یال ها است.حجم وسیعی از موضوعات شیمیایی در یک شکل ساده مانند گراف می تواندبیان شود.گراف های مولکولی گراف های شیمیایی غیر جهت دار هستندکه در مولکول ها و مجموعه های مختلف ارائه می شود. بمنظور بدست آوردن مشخصه کمی از ساختار های مولکولی برای مقایسه ساختار های مولکولی ، و برای محاسبه شاخص های توپولوژیکی و ساختاری مختلف باید از گراف هایی که بصورت ماتریس نمایش داده می شوند استفاده شود.در فصل های اول و دوم به توضیح گراف شیمیایی و عناصر آن و ماتریس های مشتق شده از آن ها و چگونگی بدست آوردن آن ها پرداخته و فصل سوم به معرفی شاخص های توپولوژیکی مختلف و نحوه محاسبه آن خا اختصاص یافته است.

در فصل پایانی نیز به بررسی ویژگی های فیزیکی و نحوه محاسبه آن ها از طریق مدل های رگرسیونی پرداخته شده است.ویژگی های شیمی فیزیکی که مورد مطالعه قرار گرفته اند عبارتند از :نقاط جوش ، دمای بحرانی ، حجم های بحرانی ، چگالی ، شاخص انکسار ، فشار بخار ، ظرفیت گرمایی ، گرمای تبخیر ، آنتالپی تشکیل هیدروکربن ها هستند، که همبستگی خوبی بین مقادیر پیش بینی شده و مقادیر تجربی دیده میشود.

 

واژگان کلیدی: گراف شیمیایی ، ماتریس گراف مولکولی ، شاخص های توپولوژیکی ،  QSAR ، QSPR

فهرست مطالب:

فصل اول تعاریف و قضایای مقدماتی  1

1-1 تعاریف و قضایای مقدماتی   2

فصل دوم معرفی گراف مولکولی و عناصر آن  10

2-1 مقدمه  11

2-2 عناصر نظریه گراف  11

2-3 گراف شیمیایی  16

2-4 گراف های مولکولی  16

2-5 گراف های مولکولی راس و  یال وزندار  17

2-6 گراف های شیمیایی دیگر  22

2-7 ماتریس های گراف مولکولی  23

2-7-1 ماتریس مجاورت  24

2-7-2 ماتریس مجاورت – یالی  26

2-7-3 ماتریس لاپلاسی  27

2-7-4 ماتریس X     28

2-7-5 ماتریس فاصله   29

2-7-6 ماتریس فاصله معکوس    30

2-7-7 ماتریس انحراف   31

2-7-8 ماتریس وینر   32

2-7-9 ماتریس های ترکیبی  34

2-7-10 ماتریس های سگد  36

2-7-11 ماتریس هوسویا   40

2-7-11-1 محاسبه ماتریس هوسویا و شاخص Z   41

2-7-12 ماتریس مسیر P   44

2-7-12-1  محاسبه درایه های ماتریس مسیر  44

2-7-13 ماتریس های تعمیم یافته   47

2-7-14 ماتریس های جدید نظریه گراف   49

2-7-14-1 ماتریس های گراف بر هم کنش و تداخل    49

2-7-14-2 ماتریس های گراف برهمکنش نامتقارن  52

2-7-14-3 ماتریس های ژئودریک بر همکنش و تداخل   54

2-7-14-4 ماتریس های ژئودریک بر همکنش  نامتقارن  56

2-7-14-5 ماتریس های بر همکنش نوع – اتمی  58

2-7-14-6 ماتریس های خودهمبستگی گونه های – اتمی  60

2-7-14-7 انواع مخصوص ماتریس های برهمکنش و تداخل  62

فصل سوم شاخص های توپولوژیکی  65

3-1 شاخص های توپولوژیکی   66

3-1 شاخص هایی که بر مبنای ماتریس مجاورت هستند  67

3-1-1 شاخص مجاورت کلی  67

3-1-2 شاخص پلات،F، گوردون- اسانتلبوری ،  ، وبرتز ،       68

3-1-3 شاخص گروه زاکوب  68

3-1-3 شاخص راندیک ،X        69

3-1-5 بسط شاخص X    70

3-1-5-1 بسط کایر و هال   70

3-2 شاخص های بر مبنای ماتریس های وینر ،فاصله و انحراف  70

3-2-1 شاخص های نوع وینر  70

3-2-1-1 تعاریف اصلی  71

3-2-1-2 تعاریف دیگر  72

3-2-2 شاخص بالابان  74

3-2-3 شاخص فرد – زوج (OEI)     75

3-2-4 شاخص فاصله – درجه راسی (VDI)  76

3-2-5 شاخص فاصله – درجه حلقوی ( RDI)  76

3-2-6 شاخص فاصله – درجه یالی (EDI)   76

3-2-7 مجموع یال ها ( )   77

3-6-6 نحوه محاسبه شاخص های فوق    77

3-3 شاخص هایی که بر مبنای ماتریس های  معکوس شکل گرفته اند.   80

3-3-1 شاخص ها راری   80

3-4 شاخص هایی که بر مبنای ترکیب ماتریس ها هستند   80

3-4-1 شاخص های نوع – شولتز   80

3-4-2 ناوردای راسی موضعی   81

3-5 شاخص هایی که بر مبنای ضرایب چند جمله ای هستند   82

3-5-1 شاخص هوسویا  82

3-7 QSAR/QSPR   83

3-6-1 معرفی  84

فصل چهار بررسی ویژگی های شیمی فیزیکی   85

4-1 بررسی ویژگی های شیمی فیزیکی هیدروکربن های مختلف  86

4-1-1 گام اول محاسبه توصیفگر ها   86

4-1-2 گام دوم انجام محاسبات رگرسیون   87

4-1-3 گام سوم محاسبه مقادیر ویژگی های شیمی فیزیکی  87

4-1-4 بحث و نتیجه گیری   96

4-2 آنتالپی تشکیل هیدورکربن ها   98

4-2-1 بحث و نتیجه گیری   103

مراجع   105

فهرست جداول

جدول 2-1 پارامتر های اتمی   18

جدول 2-2 پارامترهای پیوندی   19

جدول 2-3 پارامتر های پیوندی EwX محاسبه شده با الکترونگاتیو نسبی X      21

جدول 2-4 پارامتر های پیوندی EwY محاسبه شده با شعاع کووالانسی نسبی Y   22

جدول 2-5 محاسبه درایه های ماتریس هوسویا گراف مولکولی 2- متیل بوتان (G)   43

جدول 2-6 برخی ماتریس های گراف بر همکنش      64

جدول 2-7 برخی ماتریس های برهمکنش قطری و نامتقارن   64

جدول 3-1 مقادیر طرح وزندار کردن گراف های مولکولی  74

جدول 4-1 شاخص N,VDI,OEI,EDI,RDI,         86

جدول 4-2 عبارت های رگرسیونی 9 ویژگی شیمی فیزیکی  87

جدول 4-3 مقادیر نقاط جوش تخمینی و تجربی (محاسباتی BP، تجربی BP)   88

جدول 4-4 مقادیر تخمینی و تجربی دمای بحرانی (Tcexpو TCcale) برخی هیدرو کربن ها  88

جدول 4-5 مقادیر تخمینی و تجربی فشار بحرانی (Pcexpو PCcale) برخی هیدرو کربن ها     89

جدول 4-6 مقادیر تخمینی و تجربی حجم های بحرانی (Vcexpو VCcale) برخی هیدرو کربن ها   89

جدول 4-7 مقادیر تخمینی و تجربی چگالی (Dexpو Dcale) برخی هیدرو کربن ها    89

جدول 4-8 مقادیر تخمینی و تجربی شاخص انکسار (nDexpو nDcale) برخی هیدرو کربن ها    90

جدول 4-9 مقادیر تخمینی و تجربی فشاربخار (logPv exp,logPvcale) برخی هیدرو کربن ها    90

جدول 4-10 مقادیر تخمینی و تجربی ظرفیت گرمایی (Cpexpو Cpcale) برخی هیدرو کربن ها      91

جدول 4-11 مقادیر تخمینی و تجربی گرمای تبخیر (Hv expو HV cale) برخی هیدرو کربن ها    91

جدول 4-12 شاخص های توپولوژیکی 60 هیدروکربن  99

جدول 4-13 نتایج آماری بررسی مدل های رگرسیونی   101

جدول 4-14 مقادیر تجربی و نظری آنتالپی تشکیل هیدروکربن  101

فهرست شکل ها

شکل 1-1 مولکول بنزن  8

شکل 2-1 نمونه ای از گراف مولکولی (الف) و دو زیر گراف آن (ب و ج)   12

شکل 2-2 (الف)گراف چندیالی (ب)گراف طوقه دار (ج)گراف جهت دار   13

شکل 2-3 (الف)3-درخت (ب) 2-درخت (ج) گراف ستاره دار  14

شکل 2-4 گراف های منتظم  15

شکل 2-5 تطابق از گراف G   15

شکل 2-6 گراف مولولی   16

شکل 2-7 گراف مولکولی اتانوئیک اسید   17

شکل 2-8 گراف های هوکل   23

شکل 2-9 ساختار های ککوله نفتالین و گراف های ککوله مربوط به آن   23

شکل 2-10 گراف مولکولی 1- اتیل 2- متیل سیکلوبوتان   24

شکل 2-11 گراف مولکولی 1- متیل سیکلو پروپان  25

شکل 2-12 گراف یالی 1- اتیل 2-  متیل سیکلوبوتان    26

شکل 2-13 گراف مولکولی 2،3-دی متیل پنتان    33

شکل 2-14 گراف مولکولی 2،3- دی متیل هگزان   36

شکل 2-15 گراف مولکولی 1-اتیل 2- متیل سیکلوپنتان   37

شکل 2-16 G برای توضیح ماتریس نامتقارن سگد  39

شکل 2-17 گراف مولکولی 4،2- دی متیل پنتان  40

شکل 2-18 گراف مولکولی 2- متیل بوتان (G)   42

شکل 2-19 گراف مولکولی 3،2- دی متیل هگزان  45

شکل 2-20 گراف مولکولی 1- اتیل 2- متیل سیکلوبوتان  47

شکل 3-1 شاخص بالابان J برای گراف G   75

شکل 3-2 گراف بدون هیدروژن 3-متیل 1-H-ایندن    77

شکل 3-3 محاسبه LOVI  82

شکل 4-1 نمودار مقادیر تجربی ویژگی های شیمی فیزیکی در مقابل مقادیر محاسباتی    93

شکل 4-2 ساختار مولکولی هیدروکربن های مورد مطالعه   96

شکل 4-3 نمودار مقادیر تجربی آنتالپی تشکیل هیدروکربن ها در مقابل مقادیر تجربی (الف) 1(ب) 2     103

 


مقطع : کارشناسی ارشد

دانلود بخشی از بررسی اطلاعات شيميايی در QSAR با استفاده از نظريه گراف

قبل از خرید فایل می توانید با پشتبانی سایت مشورت کنید