[發明專利]一種基于分子能量數據預測多環芳烴化合物沸點的方法

在審

• 申請號: 202111158951.8
• 申請日: 2021-09-30
• 公開（公告）號: CN113707238A
• 公開（公告）日: 2021-11-26
• 發明（設計）人: 周晶晶;劉太昂;劉太行;劉振昌;吳治富;周央;朱峰;劉遠;劉婷婷;朱魯陽
• 申請（專利權）人: 上海真譜信息科技有限公司
• 主分類號: G16C20/30
• 分類號: G16C20/30;G06N20/10;G06F17/11
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多環芳烴是指兩個以上苯環以稠環形式相連的化合物，是一類廣泛存在于環境中的有機污染物。文獻中有關多環芳烴理化性質的數據報道不多，即使文獻中有記載的數據其精度也不夠。主要的原因是檢測多環芳烴理化性質實驗復雜、而且困難比較多。為克服傳統方法的缺點，本專利利用第一性原理密度泛函理論方法，全優化計算了多個多環芳烴的分子結構和電子結構，得到量子化學的能量描述符的基礎數據，然后對這些基礎數據進行映射組合得到其中間數據，基于中間數據利用基于支持向量回歸方法建立多環芳烴沸點與量子化學能量參數間的構效關系模型，最后用建立的構效關系模型，預報新收集的多環芳烴樣本的沸點。

技術領域

本發明涉及多環芳烴化合物沸點的預測，特別是一種基于分子能量數據預測多環芳烴化合物沸點的方法。

背景技術

多環芳烴是指兩個以上苯環以稠環形式相連的化合物，是一類廣泛存在于環境中的有機污染物。多環芳烴由于苯環上的氫原子可以被不同的基團取代而形成數以千計的不同化合物，也是數量最多的一類環境致癌物質，在多達1000多種致癌物質中，多環芳烴占1/3以上。文獻中有關多環芳烴理化性質的數據報道不多，即使文獻中有記載的數據其精度也不夠。主要的原因是檢測多環芳烴理化性質實驗復雜、而且困難比較多。由于對多環芳烴理化性質進行定量結構-性質關系的構效關系研究，對了解多環芳烴化合物的毒性，并了解其對環境污染的防治都有著重要的意義。近年來，有關多環芳烴的勾選關系研究也越來越多。這些研究大多以傳統的化學計量學方法，如多元線性回歸、偏最小二乘回歸等為建模工具，以半經驗方法計算的結構參數為分子描述符來建立多環芳烴理化性質的構效關系模型，這些都是半經驗方法，而且其參數還比較多，帶來一定量的噪聲數據，導致其結果的準確性也值得商榷，結果的可解釋性也比較差。近年來，量子化學方法能更加詳細和精確的描述電子及其相互作用，并從理論上表征分子和分子間相互作用的電子和幾何特性，而且量子化學參數還具有明確的物理意義，因此更多的研究將量子化學參數引入構效關系建模過程中。本專利利用第一性原理密度泛函理論方法，全優化計算了50個多環芳烴的分子結構和電子結構，得到4個量子化學的能量描述符的基礎數據，然后對這些基礎數據進行映射組合得到其中間數據，基于中間數據利用基于支持向量回歸方法建立多環芳烴沸點與量子化學能量參數間的構效關系模型，最后用建立的構效關系模型，預報新收集的7個多環芳烴的沸點。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的缺陷，提供一種基于分子能量數據預測多環芳烴化合物沸點的方法。其過程利用計算機技術實現，避免化學實驗，節約了時間和成本。

本發明的目的可以通過如下的技術方案實現：

一種基于分子能量數據預測多環芳烴化合物沸點的方法，包括如下步驟：

1）從文獻中查找到多個多環芳烴化合物及其對應的沸點數據，利用量子化學計算得到4個量子化學結構能量描述符；

2）對這4個量子化學結果能量描述符進行映射轉化；

3）基于映射轉化后的方程，利用支持向量機回歸算計建立多環芳烴化合物的沸點定量預報模型；

4）收集多個新的多環芳烴化合物，利用量子化學計算得到4個量子化學結構能量描述符，并將這4個參數代入映射轉化方程，再將轉化后的數據代入沸點預測的支持向量機回歸模型，預測出這些新的多環芳烴化合物的沸點。

本發明與現有技術比，具有以下優點：

1.本發明整個過程都可以通過計算機實現，節約時間，避免了實驗，大大降低了成本。

2.苯發明整個操作過程簡單，通過簡單的培訓，一人便可完成。

3.本發明整個過程不涉及實驗及化學品，不產生環境污染，符合綠色環保理念。

附圖說明

圖1為多環芳烴沸點的建模結果圖。

圖2為多環芳烴沸點模型的留一法交叉驗證結果圖。