LEKCE 6
- Statistické hodnocení regresních rovnic
- Elektronové parametry, polární konstanty,
Hammettova rovnice
mesomérní a induktivní efekt – kvantifikace
experimentální veličiny jako elektronové parametry
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Lineární regresní analýza
Statistické hodnocení regresních rovnic
Lineární regresní analýza – biologická aktivita (závislá veličina) vyjádřena
lineární kombinací vhodných parametrů (nezávislých veličin):
log (1/CSt) = 0.319 ( 0.095) Sp + 0.591 ( 0.202) DpK a + 0.292 ( 0.123) ES +
0.280 ( 0.078) D + 2.190 ( 0.372)
n = 30 r = 0.922 s = 0.137 F0.005 = 35
Více než jeden parametr – vícenásobná regresní analýza
Nezbytné podmínky:
a) číselné hodnoty všech veličin
b) počet látek > počet proměnných
Tzv. náhodné korelace:
Minimum dat – 6 látek na jeden parametr (Topliss)
Předpoklady:
- byly již diskutovány (BO jako funkce strukturních změn, vyjádřeny
fyz.chem. veličinami, lineární vztah, aditivita)
- chyby jsou pouze v hodnotách závisle proměnné (platí částečně)TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Statistické hodnocení regresních rovnicRegresní analýza založena na metodě nejmenších čtverců – při výpočtu regresních
koeficientů platí minimalizační podmínka:
S (Yexp - Ycalc)2 je minimální (1)
Výpočet regresních koeficientů:
pomocí maticového počtu – nezbytný počítač a vhodný program
(STATGRAPH, SYSTAT)
Nejjednodušší případ – rovnice přímky:
y = ax + b (2)
Regresní koeficienty:
a …. směrnice přímky; b …. úsek na ose y
a = (Sxy – 1/n SxSy) / [Sx2 – (Sx2/n)] (3)
b = Sy/n - aSx/n (4)
Interpretace regresních koeficientů
1. určuje změnu závisle proměnné pro jednotkovou změnu příslušné nezávisle
proměnné
2. velikost regresního koeficientu – relativní vliv na závisle proměnnou (biologickou
účinnost) TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Statistické hodnocení regresních rovnic
Ad 2. platí pouze tehdy, když:
- - nezávisle proměnné (parametry) nejsou kolineární
- - mají stejné numerické rozmezí – použití normalizovaných dat
Statistická kriteria
r ……. koeficient vícenásobné korelace (korelační koeficient)
r = [S (Yi+ - Yf)2 / S (Yi - Yf)2 ]1/2 (5)
Yi+ …… vypočtené hodnoty
Yi ……. experimentální hodnoty
Yf …… průměrná hodnota
/r/ …….. hodnoty od 0 – 1
Nutno posuzovat vždy v souvislosti s počtem stupňů volnosti f:
f = n – p – 1 (6)
r2. 100 ……. % pravděpodobnosti, že biol. aktivita je vyjádřena příslušnou
regresní rovnicí
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Statistická kriterias ………residuální standardní odchylka
s = [S (Yi+- Yi)
2 / (n - p - 1)]1/2 (7)
s …. chyba s jakou je závisle proměnná vypočtena regresní rovnicí
je mírou rozptylu hodnot závisle proměnné kolem regresní funkce
Odlehlý výsledek (outlier): Yi+- Yi > 2s
Kriteria statistické významnostiPotvrzení neplatnosti tzv. nulové hypotézy:
a1 = a2 = ….. = an = 0
Fischer-Snedecorovo kriterium F (pro celou rovnici):
F = [r2 (n-p-1)] / (1 – r2) p (8)
Čím vyšší f a r a čím nižší p, tím je vyšší hodnota F
Porovnání vypočtené hodnoty s tabulkovou hodnotou pro daný počet stupňů volnosti f
a počet parametrů p určuje hladinu statistické významnosti a
F(calc) F (tab) …. nulová hypotéza neplatí
(a = 0.01 …… regresní rovnice vysvětluje závisle proměnnou s 90% pravděpodobností;
a = 0.001 ….. pravděpodobnost je 99%)TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Statistická kriteria
Studentův t-test (statistická významnost a meze spolehlivosti
regresních koeficientů):
ti = ai/si (9)
ai ...... příslušný regresní koeficient
si …... odpovídající standardní odchylka (její výpočet pro každý
parametr je součástí statist. programu)
Meze spolehlivosti:
|ai| = tsi (10)
hodnota t se nalezne v tabulce pro určitou hladinu statistické
významnosti a a pro daný počet stupňů volnosti f – aby byla splněna
podmínka:
|ai| ai (11)
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
log (1/CSt) = 0.319 Sp + 0.591 DpK a + 0.292 ES + 0.280 D + 2.190
n = 30 r = 0.922 s = 0.137 F0.005 = 35
(Fcalc = 43)
s ……… 0.0309 0.0656 0.0400 0.0253 0.1208
počet stupňů volnosti …….. 25
pro tento počet stupňů volnosti vyhledáme nejvyšší hodnotu t, splňující
požadavek pro meze spolehlivosti všech regresních koeficientů ai:
|ai| = tsi ai
tato hodnota je 3.0782 (pro hladinu statist.významnosti 0.005)
vypočítáme hodnoty |ai| pro všechny regresní koeficienty:
|ai| …….. 0.095 0.202 0.123 0.078 0.372
log (1/CSt) = 0.319 ( 0.095) Sp + 0.591 ( 0.202) DpK a + 0.292 ( 0.123) ES +
+ 0.280 ( 0.078) D + 2.190 ( 0.372)n = 30 r = 0.922 s = 0.137 F0.005 = 35Tento
Tento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Shrnutí: Hanschův model QSAR je charakterizován
následujícími znaky:
a) chování látky v biologickém systému je určováno její strukturou
b) všechny substruktury přispívají k biol. aktivitě látky aditivním způsobem
c) entropické změny jsou zanedbatelné nebo úměrné DH (biologická aktivita je lineární funkcí strukturních změn)
d) strukturní změny jsou vyjádřeny odpovídajícími změnami fyzikálně chemických vlastností
e) o transportu látky biologickým systémem rozhoduje její lipofilita (vyjádřena log P)
f) závislost na lipofiltě má nelinerní průběh (parabolický a bilineární model)
g) statistická významnost regresních rovnic je hodnocena souborem statistických kritérií
log (1/C) = a log P - b (log P)2 + c s + d ES + e xtop + constTentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Hanschův model QSAR
- obvykle je řešena účinnost, v níž figuruje pro všechny ligandy
společné místo účinku
- postačí interpretovat fyzikálně chemické vlastnosti těchto ligandů
- vyjadřujeme je: a) vhodnými empirickými konstantami
mají charakter substituentových konstant, vyjadřují
změnu fyz.chem.vlastnosti způsobenou substituční
obměnou základní struktury
b) experimentálními veličinami
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Elektronové parametry
Hodnocení polárních efektů: a) empirickými konstantami
b) experimentálními veličinami
Aromatické sloučeniny:
Hammettova rovnice (1941): log (k/k0) = r . s
Změna fyz.-chem. vlastnosti je úměrná změně struktury;
pokud změna struktury je realizována změnou substituentu, můžeme
každý substituent charakterizovat konstantou s
Příklad LFER - předpoklady: 1. změna entropie je konstantní
nebo platí lineární vztah DH vs. DS
2. stejný mechanismus
definováno: r = 1 pro disociaci benzoových kyselin;
s = 0 pro H
Luis Plack Hammett (USA), 1894 - 1987
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Interpretace Hammettovy rovnice
r.............. závisí na charakteru reakce,
na typu substance,
s.............. závisí na vlastnostech substituentu,
jeho poloze k reakčnímu centru
+ .................... nukleofilní reakce
r_ .....................elektrofilní reakce
+ .................... substituent přitahující elektrony
(akceptory): NO2, halogeny ….
s
- …………… substituent odpuzující elektrony
(donory): OH, NH2 ……TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Druhy polárních konstant:(rozsáhle tabelovány:Hansch, Leo, Hoeckman: Exploring QSAR, ACS Publ., Washington, DC, 1995
Kuchař, Rejholec: Využití kvant.vztahů mezi strukturou a biol.aktivitou,
Academia, Praha 1987)
Základní konstanty:
- odvozeny z pK hodnot benzoových kyselin ….. sm, sp
Duální konstanty:
- při konjugaci s reakčním centrem
sp- ……… pro substituenty přitahující elektrony [NO2, (CH3)3N
+, CN, COOH …..]
ve fenolech, anilinech
nukleofilní reakce
Odvození:
z disociačních konstant fenolů a anilinů
O2N
NH2 NH2+
-O2N
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
sp+ ……… pro substituenty odpuzující elektrony (OCH3, OH, alkyly, halogeny …..)
elektrofilní aromatické substituce, oxidační a radikálové reakce
Odvození:ze solvolýzy subst. kumylchloridů
R
Cl
R
+
Příklady:Inhibice komplementu v serii benzylpyridiniových solí (in vitro):
N+
X Y
Br--
log (1/C) = 0.18 ( 0.04) pX + 0.46 (0.14) pY + 1.01 ( 0.28) s+X + 0.72 ( 0.12) D1 + 2.50 ( 0.13)
n = 69, r = 0.939, s = 0.198
platí i po rozšíření na 132 látek – naznačuje, že se jedná o elektrofilní reakci na N atomu
Hansch, Yoshimoto, Doll: J.Med.Chem. 1976, 19, 1089
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Příklady:
NCl
Cl
X
Multivariační analýza cytostatického účinku aryl-N-yperitů (12 látek):
- log ED90 = 4.801 s - - 2.112 r = 0.997
- log LD50 = 4.652 s - - 2.012 r = 0.960
log k = 1.025 s - - 2.747 r = 0.978
ED90 ……. účinnost proti tumoru Walker 256 (potkan)
LD50 ……. akutní toxicita
k ……….. rychlostní konstanta reakce s 4-nitrobenzylpyridinem (nukleofilní reakce)
Mager P.P. v knize: Drug Design (Ariens E.J., ed.), Vol. IX, Academic Press, New York 1979.
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Induktivní a mesomérní konstanty (elektron.hustota, polarizace vazeb):
odpovídající efekty nejsou v konstantách s rozlišeny
Experimentální odvození – pouze induktivní konstanty sI: a) pK 4-subst. bicyklo(2.2.2)oktankarboxylových kyselin (Taft) – celkem 14 kyselin
b) pK subst. octových kyselin
c) posuny subst. fluorbenzenů v NMR
Při stejném měřítku – vztah mezi s a sI , sR :
sp = 1.14 sI + sR (1)sm = sI + 0.33 sR (2)
sR vypočteny ze sI a sp
Obecně platná stupnice induktivního efektu; pro mesomérní efekt platí jen částečně
Swainovy a Luptonovy konstanty F a R :
Odvození:
Z rovnice (3) odvozené pro 14 substituentů a z definiční rovnice pro R :
F = 2.26 sm - 0.62 sp - 0.01 n = 14, r = 0.990, s = 0.070 (3)
R = sp – 0.56 (4)
Z těchto rovnic vypočteny F a R pro 42 substituentůKuchař M. Výzkum a vývoj léčiv (skripta), VŠCHT 2008, str. 56, tab. 5.1Tento
Tento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Vzájemné vztahy:
F = 1.421 sI + 0.160 (1)
n = 34, r = 0.990, s = 0.054
R = 0.953 sR + 0.082 (2)
n = 30, r = 0.941, s = 0.098
FSL = 1.648 FH + 0.011 (3)
n = 44, r = 0.996, s= 0.033
Příklad:
esterolýza arylesterů methylsulfonamidoctové kyseliny:
log (1/Km) = 0.53(0.23) MR + 0.37(0.20) Ss + 1.88(0.13) (4)
n = 13, r = 0.935, s = 0.105
log (1/Km) = 0.56(0.22) MR + 0.51(0.28) F3,4 + 0.23(0.27) R4 + 1.79(0.16) (5)
n = 13, r = 0.949, s = 0.098Hansch C, Calef D.F.: J.Med.Chem. 1976, 19, 1240.
antibakteriální aktivita (S. aureus) derivátů nitrofuranu:
log (1/IC50) = -1.304(0.42) sp + 3.427(0.17) (6)
n = 9, r = 0.941, s = 0.189, F0.01 = 54.1
log (1/IC50) = -0.8(0.4) F – 1.6(0.7) R – 1.0(0.2) Iab + 3.3(0.2) (7)
n = 19, r = 0.970, s = 0.197, F0.01 = 78.4
Iab …… indikátorová proměnná pro stérický efektPirés J.R. Giesbrecht A., Gomez S.L. et al in: Molecular Modeling and Prediction of Bioactivity, p. 290, Kluwer, New York
1999.
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Gasteigerovy konstanty:(J.Am.Chem.Soc. 1984, 106, 6489)
Polární efekty vyjádřeny dvěma parametry:
zbytková elektronegativita p …….. schopnost přitahovat elektrony
efektivní polarizabilita ad …….. ovlivňuje polarizaci vazeb
Radikálové reakce:
Konstanty ER ….. schopnost stabilizovat nepárový elektron
Odvození:
radikálová polymerace styrenu za katalýzy substituovaných kumenů (pouze pro 13 substituentů)
Vztah ke konstantám s:
ER = 0.546 s2 + 0.630 n = 13, r = 0.936, s = 0.401 (1)
Pozor na interpretaci s2:
enzymová oxidace arylglycinů:
log Vmax = -2.705 s2 + 2.592 s + 0.170 n = 11, r = 0.966, s = 0.446 (2)
log Vmax = -6.383 ER + 2.988 s + 0.541 n = 11, r = 0.986, s = 0.293 (3)
oxidace aminokyselin doprovázena přítomností radikálů
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Ortho-substituce:Neplatí Hammettův vztah – působí ortho-efekt:
a) přímé elektrostatické působení (field-effect) mezi substituentem a reakčním
centrem;
b) stérický efekt;
c) vodíková vazba
Parametrizace:
- konstanty so - omezené použití
obvykle doplněny o stérické parametry
- využití kvantově chemických veličin
Příklad:
hypotenzní účinek ortho-subst. derivátů klonidinu:
X
N
HN
HN
log (1/ED50) = -0.40(0.12) (SES)2 – 1.77(0.56) SES + 1.90(1.09) SR + 5.13(1.67) EHOMO +
6.77(1.96) EE + 8.03
n = 27, r= 0.941, s = 0.326, F = 32.2, p = 0.01
EHOMO …… energie nejvyššího obsazeného orbitalu
EE ……. excitační energie p-elektronů
- použití experimentálních veličin – úskalí: podobnost interakcí v obou modelech
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Rozšíření Hammettova vztahu:
Polysubstituce a heterocyklické systémy
Polysubstituce:
nenalezeny výraznější odchylky od aditivity – obvykle platí:
log (k/k0) = r.Ss (1)
obecně:
log (k/k0) = Srs (2)
substituenty pouze v jedné poloze ovlivňují aktivitu – N-benzylpyridinium bromidy
v inhibici komplementu:
log (1/C) = 0.18 ( 0.04) pX + 0.46 (0.14) pY + 1.01 ( 0.28) s+X +
+ 0.72 ( 0.12) D1 + 2.50 ( 0.13) (3)
n = 69, r = 0.939, s = 0.198
- pouze substituenty na pyridinovém jádře ovlivňují aktivitu elektronovým efektem
s+X …….. duální konstanty pro substituenty odpuzující elektrony
Heterocyklické systémy:
- pro jednotlivé heterocykly se odvozují konstanty s
- využití různých aromatických konstant sTentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Polární konstanty v alifatických sloučeninách:
R
O
O
R
O
O
R C+O
O-
R C+O
O-
H+
OH-
R C+O
OH
O
O-
OH
H2O
R
O+H2
O
OH
Předpoklad: kyselá hydrolýza řízena výhradně stérickými vlivy (Taft)
s* = [log (k/k0)B – log (k/k0)A] / 2.48 (1)
stérický vliv:
ES = log (k/k0)A (2)
Použití: omezené
- změny na alifatickém řetězci obvykle změna aktivního centra
- obvykle: substituce různými alkyly (malé rozdíly v hodnotách s*, interkorelace mezi s* a ES)
Častá kombinace elektronového, stérického a hyperkonjugačního efektu:
log k (log(1/C) = rs* + dES + nh + const (3)
h …. empirická konstanta n ….. počet H-atomů na a-C atomuTentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Experimentální fyzikálně chemické veličiny:
- pK hodnoty
- rychlostní (rovnovážné) reakční konstanty
- spektrální veličiny (IČ, NMR)
Ideální případ: podobná povaha fyz.chemického a biologického procesu
Pokud fyz.chemická veličina Vf závisí na dvou parametrech:
mohou nastat komplikace:
a) biol. účinnost Vb závislá pouze na jednom parametru
falešná závislost na druhém parametru
b) biol. účinnost Vb závisí rovněž na obou parametrech – avšak různým způsobem
v regresní rovnici kromě experimentální veličiny zahrnut jeden
z parametrůTentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Příklad:
stabilizace membrány erythrocytů
X
R
O
OH
log (1/Cn) = 0.316 Sp + 0.722 Ss + 0.689 ES + 0.286 D + 4.223
n = 30, r = 0.949, s = 0.144, F0.01 = 52.2
DpK = 0.458 Ss + 0.414 ES
n = 12, r = 0.988, s = 0.051
DpK ….. pKH,H - pKX,R k1/k1´ = 1.57 k2/k2 ´ = 1.664
D …… počet atomů H na C alkylu R připojeném k dvojné vazbě
Není splněna předchozí podmínka – proto při použití DpK je nutný i člen s ES
log (1/Cn) = 0.326 Sp + 1.566 DpK + 0.280 D + 0.315 ES + 4.233
n = 30, r = 0.951, s = 0.141, F0.01 = 58.5
log (1/Cn) = 0.245 Sp + 1.732 DpK + 0.177 D + 4.530
n = 30, r = 0.935, s = 0.158, F0.01 = 60.5Kuchař, Brůnová, Rejholec a spol. Coll.Czech.Chem.Commun 1975, 40, 3545.
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Spektrální veličiny:
I
Chemické posuny 15N v NMR spektrech – závislost na s konstantách :Pro substance I:
dN1 = -15.90 (0.89) s - 25.83 17 0.977 1.148
dN2 = - 4.87 (0.51) s + 68.58 17 0.928 0.649
dN3 = -14.19 (1.01) s - 224.72 17 0.964 1.296
Wilman D.E.V. in:QSAR: Rational Approaches to Drug Design, p. 159, Elsevier, 1991
Chemické posuny 13C v NMR spektrech:Blokátory dopamin D2 receptorů:
NH
O
N
OX
X = Me, Et, n-Pr, n-Bu, hal, OMe, SMe, NH2, NO2,SO2NH2
5-9
pKi = 0.254(0.043) C2 + 0.030(0.009) C3 + 0.083(0.011) C5 + 0.026(0.007) SMR – 46.05(7.95)
n = 18, r = 0.948, s = 0.308, F0.01 = 28El Tayar N et al. In: QSAR: Rational Approaches to Drug Design, p. 163, Elsevier, 1991
NN
N
X
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
CODESSA PRO project
COmprehensive DEscriptors for Structural and
Statistical Analysis
Deskriptory:
a) konstituční (8)
b) topologické (12)
c) geometrické (8)
d) elektrostatické (14)
e) valenční (9)
f) kvantově chemické (18)
g) termodynamické (7)
Metody:
1) multilineární regresní analýza
2) výběr descriptorů
3) multivariační metody (PCA, faktorová analýza, PLS regresní analýza)
University of Florida, 2001-2005
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Electrostatic Descriptors
Gasteiger-Marsili empirical atomic partial charges
Zefirov´s empirical atomic partial charges
Mulliken atomic partial charges
Minimum (most negative) and maximum (most positive) atomic
partal charges
Polarity parameters
Dipole moment
Molecular polarizability, Molecular hyperpolarizability, Average
ionization energy
Minimum electrostatic potential at the molecular surface
Maximum electrostatic potential at the molecular surface
Local polarity of molecule
Total variance of the surface electrostatic potential
Electrostatic balance parameterTentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono
Valenční deskriptory
Highest occupied molecular orbital (HOMO) energy
Lowest occupied molecular orbital (LUMO) energy
Absolute hardness
Activation hardness
Fukui atomic nucleophilic reactivity index
Fukui atomic electrophilic reactivity index
Fukui atomic one-electron reactivity index
Mulliken bond orders
Free valence
TentoTento dokument
dokument slou
sloužžíí se so
uhlasem autora jako
se souhlasem autora jako
dodoplplňňkovýkový stu
dijnstu
dijníí materimateriáá
l l
ke studiu obor
ke studiu oborůů
VysokVysokéé šškoly ch
emicko
koly chemick
o--technologic
technologickkéé
v Praze.
v Praze.
Jeho pou
Jeho použžititíík jin
ým
k jiným úúčč
elelůům a dal
m a dalšíší šíšířřeneníí
bez souhlasu autora je zak
bez souhlasu autora je zakáázzáánono