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ISSN 1000-6818CN 11-1892/O6CODEN WHXUEU
物理化学学报 >> 2012,Vol.28>> Issue(10)>> 2249-2257     doi: 10.3866/PKU.WHXB201209171         English Abstract
理论与计算化学
一种计算水溶解度的经验加合模型的适用范围与局限
段宝根, 李嫣, 李婕, 程铁军, 王任小
中国科学院上海有机化学研究所, 生命有机化学国家重点实验室, 上海 200032
Full text: PDF (1431KB) HTML 输出: BibTeX | EndNote (RIS)

我们发展了一种用于预测有机小分子化合物水溶解度(logS)的经验方法XLOGS. 它本质上是一种加合模型, 采用83种原子/基团类型和3个校正因子作为模型的描述符.该方法还可以根据一个合适的参照分子的logS实验值来计算未知化合物的logS值. 我们将XLOGS模型在由4171个化合物组成的训练集上进行了参数化, 多元线性回归获得的相关系数R2和标准偏差SD分别为0.82和0.96单位. 将该训练集进一步分为仅含液体化合物和仅含固体化合物的两个子集. XLOGS模型在这两个子集上的回归结果显示前者优于后者(标准偏差分别为0.65单位和0.94单位). 还利用log1/S和logP(脂水分配系数)之间的差值来研究XLOGS方法在液体和固体化合物数据集上的表现. 研究结果表明: XLOGS等加合法模型更适合应用于这两者差值接近于0的化合物. 我们还将XLOGS和其他三种流行的logS计算模型(包括Qikprop, MOE-logS和ALOGPS)在一个含有132个类药化合物的独立测试集上进行了比较. 总体而言, 我们的研究结果为加合法模型在水溶解度预测方面的合理应用提供了指导.



关键词: 水溶解度   加合法模型   XLOGS  
收稿日期 2012-07-16 修回日期 2012-09-12 网出版日期 2012-09-17
通讯作者: 王任小 Email: wangrx@mail.sioc.ac.cn

基金资助: 国家自然科学基金(81172984, 21072213, 21002117, 21102168, 21102165)以及国家高技术研究发展计划(863)项目(2012AA020308)资助项目

引用文本: 段宝根, 李嫣, 李婕, 程铁军, 王任小. 一种计算水溶解度的经验加合模型的适用范围与局限[J]. 物理化学学报, 2012,28(10): 2249-2257.
DUAN Bao-Gen, LI Yan, LI Jie, CHENG Tie-Jun, WANG Ren-Xiao. An Empirical Additive Model for Aqueous Solubility Computation: Success and Limitations[J]. Acta Phys. -Chim. Sin., 2012, 28(10): 2249-2257.    doi: 10.3866/PKU.WHXB201209171

(1) Lipinski, C. A.; Lombardo, F.; Dominy, B.W.; Feeney, P. J. Adv. Drug Deliv. Rev. 2001, 46, 3. doi: 10.1016/S0169-409X(00)00129-0
(2) Di, L.; Kerns, E. H. Drug Discovery Today 2006, 11, 446. doi: 10.1016/j.drudis.2006.03.004
(3) Delaney, J. S. Drug Discovery Today 2005, 10, 289. doi: 10.1016/S1359-6446(04)03365-3
(4) Kariv, I.; Rourick, R. A.; Kassel, D. B.; Chung, T. D. Comb. Chem. High Throughput Screen 2002, 5, 459.
(5) Hansch, C.; Quinlan, J. E.; Lawrence, G. L. J. Org. Chem. 1968,33, 347. doi: 10.1021/jo01265a071
(6) Ran, Y. Q.; He, Y.; Yang, G.; Johnson, J. L. H.; Yalkowsky, S. H.Chemosphere 2002, 48, 487. doi: 10.1016/S0045-6535(02)00118-2
(7) Abraham, M. H.; Le, J. J. Pharm. Sci. 1999, 88, 868. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017
(8) Jorgensen,W. L.; Duffy, E. M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000,10, 1155. doi: 10.1016/S0960-894X(00)00172-4
(9) Livingstone, D. J.; Ford, M. G.; Huuskonen, J. J.; Salt, D.W.J. Comput.-Aid. Mol. Des. 2001, 15, 741. doi: 10.1023/A:1012284411691
(10) McFarland, J.W.; Avdeef, A.; Berger, C. M.; Raevsky, O. A.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001, 41, 1355. doi: 10.1021/ci0102822
(11) Tetko, I. V.; Tanchuk, V. Y.; Kasheva, T. N.; Villa, A. E. P.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001, 41, 1488. doi: 10.1021/ci000392t
(12) Yaffe, D.; Cohen, Y.; Espinosa, G.; Arenas, A.; Giralt, F.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001, 41, 1177. doi: 10.1021/ci010323u
(13) Klopman, G.; Zhu, H. J. Chem. Inf. Comp. Sci. 2001, 41, 439.doi: 10.1021/ci000152d
(14) Hou, T. J.; Xia, K.; Zhang,W.; Xu, X. J. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2004, 44, 266. doi: 10.1021/ci034184n
(15) Wang, J. M.; Hou, T. J.; Xu, X. J. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49,571. doi: 10.1021/ci800406y
(16) Wang, J. M.; Krudy, G.; Hou, T. J.; Zhang,W.; Holland, G.; Xu,X. J. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 1395. doi: 10.1021/ci700096r
(17) Thompson, J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys.2003, 119, 1661. doi: 10.1063/1.1579474
(18) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Kjellander,R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7303.
(19) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Kjellander,R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1883. doi: 10.1021/jp0642239
(20) Westergren, J.; Lindfors, L.; Höglund, T.; Lüder, K.; Nordholm,S.; Kjellander, R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1872. doi: 10.1021/jp064220w
(21) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Persson,R.; Pedersen, M. J. Comput. Chem. 2009, 30, 1859. doi: 10.1002/jcc.v30:12
(22) Palmer, D. S.; Llinas, A.; Morao, I.; Day, G. M.; Goodman, J.M.; Glen, R. C.; Mitchell, J. B. O. Mol. Pharm. 2008, 5, 266.doi: 10.1021/mp7000878
(23) Chebil, L.; Chipot, C.; Archambault, F.; Humeau, C.; Engasser,J. M.; Ghoul, M.; Dehez, F. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 12308.doi: 10.1021/jp104569k
(24) Johnson, M. A.; Maggiora, G. M. Concepts and Applications of Molecular Similarity;Wiley: New York, 1990.
(25) Cheng, T. J.; Zhao, Y.; Li, X.; Lin, F.; Xu, Y.; Zhang, X. L.; Li,Y.;Wang, R. X.; Lai, L. H. J. Chem. Inf. Model. 2007, 47, 2140.doi: 10.1021/ci700257y
(26) Zhu, H.; Sedykh, A.; Chakravarti, S. K.; Klopman, G. Curr. Comput.-Aid. Drug Des. 2005, 1, 3. doi: 10.2174/1573409052952323
(27) Sedykh, A. Y.; Klopman, G. J. Chem. Inf. Model. 2006, 46,1598. doi: 10.1021/ci0505269
(28) Llinas, A.; Glen, R. C.; Goodman, J. M. J. Chem. Inf. Model.2008, 48, 1289. doi: 10.1021/ci800058v
(29) Hopfinger, A. J.; Esposito, E. X.; Llinas, A.; Glen, R. C.;Goodman, J. M. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 1. doi: 10.1021/ci800436c
(30) Bolton, E. E.;Wang, Y.; Thiessen, P. A.; Bryant, S. H. Annu. Rep. Comput. Chem. 2008, 4, 217. doi: 10.1016/S1574-1400(08)00012-1
(31) Nilakantan, R.; Bauman, N.; Dixon, J. S.; Venkataraghavan, R.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1987, 27, 82. doi: 10.1021/ci00054a008
(32) Faller, B.; Ertl, P. Adv. Drug Deliv. Rev. 2007, 59, 533. doi: 10.1016/j.addr.2007.05.005
(33) Yalkowsky, S. H.; Valvani, S. C. J. Pharm. Sci. 1980, 69, 912.doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017
(34) Yalkowsky, S. H.; Valvani, S. C.; Roseman, T. J. J. Pharm. Sci.1983, 72, 866. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017
(35) Lobell, M.; Sivarajah, V. Mol. Divers. 2003, 7, 69. doi: 10.1023/B:MODI.0000006562.93049.36
(36) Meylan,W. M.; Howard, P. H. Perspect. Drug Discov. 2000, 19,67. doi: 10.1023/A:1008715521862
(37) Balakin, K. V.; Savchuk, N. P.; Tetko, I. V. Curr. Med. Chem.2006, 13, 223. doi: 10.2174/092986706775197917
(38) Jain, N.; Yalkowsky, S. H. J. Pharm. Sci. 2001, 90, 234. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017

1. 杨立江, 高毅勤.尿素/氧化三甲胺混合溶剂影响单壁碳纳米管内部水合性质的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2016,32(1): 313-320
2. 周瑜, 徐静, 王楠楠, 尉志武.超额光谱及其研究进展[J]. 物理化学学报, 2016,32(1): 239-248
3. 吕页清, 郑诗礼, 王少娜, 杜浩, 张懿.氧气在碱溶液中结构与扩散系数的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2015,31(6): 1045-1053
4. 孙涛祥, 沈兴海, 陈庆德.CMPO和TBP在离子液体中选择性萃取水溶液中铀酰离子的研究[J]. 物理化学学报, 2015,31(Suppl): 32-38
5. 金青君, 徐旻, 黄馨仪, 李勃天, 王吉帅, 阚成友.萘酰亚胺类荧光染料及共聚型荧光聚氨酯乳液的合成与性能[J]. 物理化学学报, 2015,31(5): 989-997
6. 李湘奇, 范庆飞, 李广立, 黄瑶翰, 高照, 范希梅, 张朝良, 周祚万.合成ZnO纳米阵列及刺突状CuO/ZnO异质结[J]. 物理化学学报, 2015,31(4): 783-792
7. 于建华, 范闽光, 李斌, 董丽辉, 张飞跃.混合相二氧化钛石墨烯复合物的制备及光催化性能[J]. 物理化学学报, 2015,31(3): 519-526
8. 宋大勇, 陈静.离子液体1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲基磺酸盐与水之间的氢键作用[J]. 物理化学学报, 2014,30(9): 1605-1610
9. 范中相, 黄建花.稀溶液中Rod-Coil-Rod三嵌段共聚物组装结构的耗散粒子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2014,30(3): 408-412
10. 程维娜, 胡新根, 邵爽.大环疏水效应: 冠醚在DMF+H2O混合物中的焓对作用[J]. 物理化学学报, 2013,29(10): 2114-2122
11. 曾勇平, 时荣, 杨正华.Be2+在水、甲醇和乙醇中结构性质的从头算分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2013,29(10): 2180-2186
12. 娄朋晓, 王玉洁, 白光月, 范朝英, 王毅琳.表面活性剂分子间弱相互作用的直接能量表征——高灵敏等温滴定量热法[J]. 物理化学学报, 2013,29(07): 1401-1407
13. 袁瑞, 李英, 方洪波, 王玮.部分水解的疏水改性聚丙烯酰胺分子构型与体相行为的关系[J]. 物理化学学报, 2013,29(04): 706-714
14. 王晓娟, 李志义, 刘志军.超临界水中醋酸锌水解反应的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2013,29(01): 23-29
15. 王丁, 田国才.甲醇对1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸离子液体结构与性质影响的模拟研究[J]. 物理化学学报, 2012,28(11): 2558-2566
16. 段宝根, 李嫣, 李婕, 程铁军, 王任小.一种计算水溶解度的经验加合模型的适用范围与局限[J]. 物理化学学报, 2012,28(10): 2249-2257
17. 郭政, 胡新根, 梁红玉, 贾召鹏, 程维娜, 刘嘉敏.α-氨基丁酸对映异构体在DMF+水混合溶剂中的焓对作用[J]. 物理化学学报, 2012,28(09): 2015-2022
18. 王陈琛, 林珂, 胡乃银, 周晓国, 刘世林.利用超额拉曼光谱研究硝酸镁水溶液中的离子对[J]. 物理化学学报, 2012,28(08): 1823-1829
19. 张金利, 何正华, 韩优, 李韡, 武江洁星, 甘中学, 谷俊杰.超临界水中碳酸钠团簇成核与生长分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2012,28(07): 1691-1700
20. 秦敬玉.基于液态合金短程序的混合构型熵新模型[J]. 物理化学学报, 2012,28(07): 1586-1592
21. 张晓, 杨蓉, 王琛, 衡成林.功能化氧化石墨烯的细胞相容性[J]. 物理化学学报, 2012,28(06): 1520-1524
22. 曾勇平, 朱晓敏, 杨正华.水、甲醇和乙醇液体微结构性质的Car-Parrinello 分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2011,27(12): 2779-2785
23. 吴晓静, 代云, 张楠, 李静.盐/甲醇体系荧光光谱的分析和指认[J]. 物理化学学报, 2011,27(11): 2535-2540
24. 和劲松, 杨宏伟, 甘晓玲, 蔡然, 朱松明, 于勇, 李建平, 木泰华, 祝万鹏.离子对液态水缔合构造影响的能量表征[J]. 物理化学学报, 2011,27(11): 2499-2504
25. 张勇, 肖忠党.全伸展DNA链折叠过程中三种非线性作用的布朗动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2011,27(11): 2705-2710
26. 付素珍, 陈庆德, 沈兴海.离子液体1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐在水溶液中的聚集行为[J]. 物理化学学报, 2011,27(08): 1913-1918
27. 许佩军, 唐媛媛, 张静, 张知博, 王昆, 邵颖, 沈虎峻, 毛英臣.基于粗粒化模型对有机溶剂的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2011,27(08): 1839-1846
28. 刘建华, 游盾, 于美, 李松梅.均匀共沉淀法制备钛酸钡-钡铁氧体核-壳结构粒子[J]. 物理化学学报, 2011,27(05): 1254-1260
29. 相梅, 贺昌城, 汪辉亮.磁性高强度聚丙烯酰胺/Fe3O4纳米复合水凝胶[J]. 物理化学学报, 2011,27(05): 1267-1272
30. 王枫, 章岳, 张韫宏.共聚焦拉曼测量中激光焦点在球形液滴中的穿透深度[J]. 物理化学学报, 2011,27(04): 769-773
31. 彭开美, 邵文莉, 汪华华, 应晓, 王惠, 计亮年, 刘海洋.溶剂对镓Corrole光谱性质的影响[J]. 物理化学学报, 2011,27(01): 199-206
32. 刘艳艳, 陈攀科, 罗健辉, 周歌, 江波.聚丙烯酰胺稀溶液的分子模拟[J]. 物理化学学报, 2010,26(11): 2907-2914
33. 张力群, 李浩然.利用红外光谱和拉曼光谱研究离子液体结构与相互作用的进展[J]. 物理化学学报, 2010,26(11): 2877-2889
34. 何小丹, 姜丹, 陈琛, 储艳秋, 丁传凡, 翁志洁, 李建其.抗抑郁化合物SIPI5358与环糊精形成的非共价复合物[J]. 物理化学学报, 2010,26(10): 2604-2612
35. 潘善飞,胡桂香,吕杨,邹建卫, 俞庆森.离子液体中有机物溶解度的QSPR模型分析[J]. 物理化学学报, 2010,26(09): 2494-2502
36. 金淑萍, 冯雷, 何文龑, 韩玉琦, 魏玉娟.微乳液成核-离子交联制备阿司匹林/壳聚糖纳米微球及其体外释放行为[J]. 物理化学学报, 2010,26(09): 2581-2588
37. 周永全, 房春晖, 房艳.过饱和五硼酸钠溶液结构[J]. 物理化学学报, 2010,26(09): 2323-2330
38. 余小春,林珂,胡乃银,周晓国,刘世林.盐对甲醇微观结构的影响[J]. 物理化学学报, 2010,26(09): 2473-2480
39. 杨效登, 沈强, 徐桂英.水溶性大分子调控碳酸钙结晶的研究进展[J]. 物理化学学报, 2010,26(08): 2087-2095
40. 赵荣丽, 林珂, 周晓国, 刘世林.聚异丙基丙烯酰胺高分子在甲醇水溶液中溶解性的拉曼光谱研究[J]. 物理化学学报, 2010,26(07): 1915-1922
41. 杨士国, 陈庆德, 施建峰, 沈兴海.β-环糊精调控水溶液中Cu2+的辐射还原[J]. 物理化学学报, 2010,26(04): 805-810
42. 蒋留峰, 钟传蓉, 徐敏, 彭秀花.接枝丙烯酰胺共聚物的溶液性能和微结构[J]. 物理化学学报, 2010,26(03): 535-540
43. 于涛, 李钟, 丁伟, 罗石琼, 栾和鑫, 童维, 曲广淼, 李安军, 程杰成.系列烷基芳基磺酸盐在水溶液中胶束化的焓-熵补偿现象[J]. 物理化学学报, 2010,26(03): 638-642
44. 王文华, 赵林, 阎波, 谭欣, 贺博, 潘志云.浓度及冷冻鄄解冻处理对CuCl2水溶液中Cu2+区域结构的影响[J]. 物理化学学报, 2010,26(02): 265-269
45. 李献文, 周鹤, 许艳, 胡一桥.环丙沙星水合物与无水合物晶型的相互转变[J]. 物理化学学报, 2010,26(01): 1-6
46. 薛亮, 赵凤起, 邢晓玲, 高红旭, 仪建华, 胡荣祖.1,3,3-三硝基氮杂环丁烷在乙酸乙酯和N,N-二甲基甲酰胺中的溶解行为[J]. 物理化学学报, 2009,25(12): 2413-2416
47. 李红英, 毕建洪, 马娟.耦合生物细胞体系中内噪声对检测弱刺激的积极作用[J]. 物理化学学报, 2009,25(07): 1327-1331
48. 翟翠萍, 刘学军, 赵扬, 王键吉.用核磁共振技术研究[C4mim][BF4]在重水和氘代氯仿中的聚集行为[J]. 物理化学学报, 2009,25(06): 1185-1189
49. 解辉 刘朝 刘彬武.纳米通道内混合气体流动的分子动力学模拟[J]. 物理化学学报, 2009,25(05): 994-998
50. 阎波 赵林 王文华 谭欣.CuCl2和CuSO4的核磁共振系数、粘度系数及其与水分子结构的关系[J]. 物理化学学报, 2009,25(04): 684-688
51. 刘瑕 郑玉贵.流动条件下两种不同亲水基团咪唑啉型缓蚀剂的缓蚀性能[J]. 物理化学学报, 2009,25(04): 713-718
52. 刘世香 方春英 郎哲思 戴星 王兴峰 杨运旭.胆酸和L-苯丙氨酸的固相包合作用[J]. 物理化学学报, 2009,25(03): 502-506
53. 曹发斌;田彦文;陈永杰;肖林久;刘云义.电荷补偿对红色LED用荧光粉体的荧光性能改进[J]. 物理化学学报, 2009,25(02): 299-303
54. 胡尚林, 卢婷, 兰玉茹, 黄建滨.乙醇/水混合溶剂中Gemini表面活性剂的表面性质[J]. 物理化学学报, 2008,24(12): 2309-2313
55. 李红英, 马娟, 侯中怀, 辛厚文.细胞体系中内噪声对弱信号检测的积极作用[J]. 物理化学学报, 2008,24(12): 2203-2206
56. 王烁;罗翀;赵颖;熊绍珍.溶液法铝诱导晶化多晶硅薄膜[J]. 物理化学学报, 2008,24(09): 1689-1693
57. 付小锋;邹化民;周利;周张凯;喻学峰;郝中华.多羟基化合物法制备五次孪晶银纳米线的生长机理[J]. 物理化学学报, 2008,24(05): 781-787
58. 冯望生;房艳;徐继香;房春晖;贾全杰;王焕华;姜晓明.高斯多峰拟合在径向分布函数中的应用[J]. 物理化学学报, 2008,24(03): 497-501
59. 陈玉娟;卓克垒;康磊;徐四姣;王键吉.278.15-313.15 K下糖-水二元体系的介电常数[J]. 物理化学学报, 2008,24(01): 91-96
60. 苗静;胡陈果;熊玉峰;韩向宇;奚伊.SrTiO3纳米四方片状晶体的自组装行为及向立方晶体的转变[J]. 物理化学学报, 2007,23(10): 1599-1602
61. 娄太平;王家良.LiTi2(PO4)3的Na/Li离子交换特征[J]. 物理化学学报, 2007,23(10): 1642-1646
62. 蒋锡华;曹洁明;郑明波;郭静;邓少高;刘劲松.三元添加剂水溶液体系制备CaCO3空心球[J]. 物理化学学报, 2007,23(08): 1281-1284
63. 吴华;范开忠;李晶;任天辉;及开元.含氮杂环润滑油添加剂抗摩擦和膜化学性能[J]. 物理化学学报, 2007,23(06): 911-915
64. 柯行飞;曹洁明;郑明波;陈勇平;刘劲松.双模板法合成介孔/大孔二级孔道碳材料[J]. 物理化学学报, 2007,23(05): 757-760
65. 黄可龙;刘人生;杨幼平;刘素琴;王丽平.形貌可控的四氧化三钴溶剂热合成及反应机理[J]. 物理化学学报, 2007,23(05): 655-658
66. 彭传校;王丽;张妍宁.应变率诱发镍纳米丝的非晶化[J]. 物理化学学报, 2007,23(04): 517-520
67. LIAKATHALIKHAN Faize;SIVAGURUNATHAN Periyasamy.甲基丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸乙酯与酚络合的介电驰豫行为[J]. 物理化学学报, 2007,23(04): 513-516
68. 程晓蒙, 李宇, 陈总, 李宏平, 郑晓芳.亚临界和超临界二氧化碳-甲醇混合气相及液相区中甲醇核磁弛豫速率比较研究[J]. 物理化学学报, 0,(): 0-0
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