定量构效关系的历史发展是怎样的?

来源:百度知道 编辑:UC知道 时间:2024/05/16 11:27:12

定量构效关系是在传统构效关系的基础上,结合物理化学中常用的经验方程的数学方法出现的,其理论历史可以追溯到1868年提出的Crum-Brown方程,该方程认为化合物的生理活性可以用化学结构的函数来表示,但是并未建立明确的函数模型。最早的可以实施的定量构效关系方法是美国波蒙拿学院的Hansch在1962年提出的Hansch方程。Hansch方程脱胎于1935年英国物理化学家哈密顿提出的哈密顿方程以及改进的塔夫托方程。哈密顿方程是一个计算取代苯甲酸解离常数的经验方程,这个方程将取代苯甲酸解离常数的对数值与取代基团的电性参数建立了线性关系,塔夫托方程是在哈密顿方程的基础上改进形成的计算脂肪族酯类化合物水解反应速率常数的经验方程,它将速率常数的对数与电性参数和立体参数建立了线性关系。

Hansch方程在形式上与哈密顿方程和塔夫托方程非常接近,以生理活性物质的半数有效量作为活性参数,以分子的电性参数、立体参数和疏水参数作为线性回归分析的变量,随后,Hansch和日本访问学者藤田稔夫等人一道改进了Hansch方程的数学模型,引入了指示变量、抛物线模型和双线性模型等修正,使得方程的预测能力有所提高。

几乎在Hansch方法发表的同时,Free等人发表了Free-Wilson方法,这种方法直接以分子结构作为变量对生理活性进行回归分析。其在药物化学中的应用范围远不如Hansch方法广泛。Hansch方法、Free-Wilson方法等方法均是将分子作为一个整体考虑其性质,并不能细致地反应分子的三维结构与生理活性之间的关系,因而又被称作二维定量构效关系

二维定量构效关系出现之后,在药物化学领域产生了很大影响,人们对构效关系的认识从传统的定性水平上升到定量水平。定量的结构活性关系也在一定程度上揭示了药物分子与生物大分子结合的模式。在Hansch方法的指导下,人们成功地设计了诺氟沙星等喹诺酮类抗菌药。

由于二维定量不能精确描述分子三维结构与生理活性之间的关系,1980年代前后人们开始探讨基于分子构象的三维定量构效关系的可行性。1979年,Crippen提出“距离几何学的3D-QSAR”;1980年Hopfinger等人提出“分子形状分析方法”;1988年Cramer等人提出了“比较分子场方法”(CoM