自然药物网络数据库中活性分子3D结构实现及其构效联系探讨

信息技术是现代社会生活的重要支柱，化学信息学(ChemicalInformatics)是以化学、化工、计算机与信息技术为基础的一门新兴边沿学科，包括：化学、化工文献学；化学知识体系的计算机表示、管理与网络传输；化学图形学；化学信息的解析与数据挖掘处理；化学知识的计算机推演；化学教育与教学的现代技术与远程信息资源。本文正是在化学信息学范畴下的工作。本文在前人建立的自然药物网络数据库的基础上，第一次在中药网络数据库中构建了药物分子三维结构，实现了其计算机网络显示。应用VRML(VirtualRealityModelingLanguage)技术直观、真实的表示了分子量大结构复杂的药物分子在空间的实际存在方式。由于其自身具有传输轻易的特点，制作的药物分子模型可以实现网络传输，用于在在Internet上实现分子3D结构显示，实现了对网络库中活性分子的三维结构的共享，被众多的研究者使用，为实现三维结构搜索，根据靶位的空间结构来筛选活性化合物，对药物先导化合物的发现和分子设计打下坚实的基础。基于此数据库可直接开展药物构效关系的研究，本文以维生素E系列化合物为对象，采用量子化学的3-21G从头算方法对其抗氧化活性行了构效关系研究。计算步骤是，先使用HyperChem6构造出各种化合物，用HyperChem自带的分子力学MM 和Polak-Ribiere优化方法在目标分子的构象空间中寻找能量相对较低的构象，然后用AM1半经验方法进一步优化其构型，得到一系列能量值，然后利用Hyperchem6.0其中集成的QSAR模块，计算化合物的QSAR参数，其中包括：疏水性参数(LOGP)、分子表面积、总体积、折射率、极化率等参数。用Mopcac7中PM3方法计算了分子中键级的大小，最后使用Gaussian98软件包中的3-21G从头算方法计算分子轨道。得到几种与生物活性有关的结构参数。在此基础上，分析具有不同结构的生育酚的抗氧化活性，进一步确定构型与生物活性之间的关系。本文中的实验光谱是用甲醇做溶剂在ShimaduUV-2100S紫外光谱仪中测得。【关键词】：化学信息学VRML维生素E抗氧化半经验从头算
【论文提纲】：第一章化学信息学研究进展7-211．1引言71．2化学信息学的产生7-111．2．1化学中的信息学理论7-91．2．2什么是化学信息91．2．3什么是化学信息学9-111．3化学信息学的研究进展11-141．3．1应用计算机的计算能力11-121．3．2实现与化学仪器的接口121．3．3开发化学数据库与专家系统12-131．3．4化学资源类网站的建设131．3．5化学教育中的计算机辅助教学（CAI）13-141．4我们在化学信息学领域的实践14-181．4．1化学数据库的构建14-151．4．2化学资源的网站建设15-161．4．3电子课件的开发16-171．4．4猜测结构与活性的关系（QSAR）17-181．5展望与结束语18参考文献18-21第二章西部自然药物网络数据库中药物分子三维结构的实现21-412．1引言212．2西部自然药物网络数据库在中药开发中的价值21-222．3开发新药需要分子3D（3Dimension）结构22-242．4药物网络数据库分子结构显示的方法24-262．5用VRML技术实现分子3D结构网络显示26-272．6VRML的主要特点27-292．7创建α-生育酚的VRML分子结构29-382．7．1工作站软、硬件配置292．7．2VRML制作的3D化学结构的显示29-302．7．3空间坐标30-332．7．4定义原子和化学键的属性33-362．7．5连接原子和化学键36-372．7．6造型的定位和旋转37-382．8结论38-39参考文献39-41第三章维生素E的抗氧化活性构效关系研究41-603．1引言413．2维生素E的生理功能41-433．3分子模拟技术在计算机辅助药物设计中的作用43-443．4试验部分44-473．5量子化学研究47-583．5．1QSAR参数的计算过程47-483．5．2分子轨道理论的研究48-503．5．3用设计出的分子研究反应中间体50-553．5．4进一步对反应机理的讨论55-583．6结论58参考文献58-60致谢60-61发表文章61