定量计算萜类驱避化合物与二氧化碳缔合对其蚊虫驱避活性的影响

为验证萜类驱避化合物与嗅觉引诱物二氧化碳存在缔合作用, 并研究缔合作用对蚊虫驱避活性的影响。本研究借助计算化学的方法获得缔合体和缔合能量, 利用Gaussian View和Gaussian 03W软件分别构建和优化二氧化碳、 22个萜类蚊虫驱避化合物以及它们与二氧化碳缔合后的三维分子结构, 经Ampac 8.16转化后, 获得它们的缔合能量。借助定量构效关系计算方法研究缔合作用对驱避活性的影响, 利用Codessa 2.7.10计算获得驱避剂和缔合体的各类结构描述符, 从包括缔合体结构描述符及特征描述符在内的各类结构参数中筛选显著性参数, 以萜类驱避化合物对白纹伊蚊Aedes albopictus的校正驱避率的对数值为活性数据, 建立结构描述符与驱避活性的定量构效关系（quantitative structure-activity relationship, QSAR）模型。结果获得了22个萜类驱避化合物与二氧化碳缔合的缔合能量, 计算显示它们之间存在缔合作用并且可以形成缔合体; 获得1个R²为0.9643的4参数QSAR模型, 这4个参数所对应的结构描述符分别是COM-WNSA 3 Weighted PNSA (PNSA3*TMSA/1 000) ［Zefirov’s PC］, f-TerCO₂-Min e-n attraction for a C-O bond, M-Max 1-electron reaction index for an O atom, M-Min (>0.1) bond order of an H atom, 前2个参数分别为缔合体的整体结构描述符和碎片特征描述符。计算化学结果表明, 萜类驱避化合物与二氧化碳存在缔合作用, 该缔合作用对驱避活性的影响显著。     

萜类驱避化合物与引诱物三分子缔合的计算研究

【目的】目前驱避剂的作用机理研究还不理想,本研究从单个萜类驱避化合物分子与不同种类引诱气味分子同时相互缔合的角度入手,通过理论计算探究该缔合与蚊虫驱避作用的关系,从而为驱避作用机理研究提供新认识。【方法】利用Gaussian View 4.1和Gaussian 03W软件构建和优化萜类驱避化合物单体、单体与引诱物L-乳酸及氨分子同时缔合后三分子缔合体的结构,获得其最低能量结构和缔合能;通过程序Ampac 8.16将前述结构导入到程序Codessa 2.7.10,计算各类结构描述符;再利用Codessa 2.7.10的启发式方法得到一系列缔合体结构描述符与驱避活性之间的定量关系模型,并通过转折点确定、模型验证后确定最佳定量关系计算模型。【结果】三分子缔合的缔合能基本上在20~50 kJ/mol的范围,所得最佳三参数定量计算模型的R²值为0.9098,包含的3个结构描述符分别是三分子缔合体的maximum nucleophilic reactivity index for a C atom,topographic electronic index (all bonds) ［Zefirov’s PC］和exchange energy + e-e repulsion for a H-O bond。【结论】萜类驱避化合物分子可同时与2个不同种类的引诱物分子发生缔合作用,该缔合作用符合氢键的能量基本特征;缔合体的碳原子最大原子核反应指数、所有键的拓扑电子指数、氢氧键电子间交换互斥能对驱避活性影响显著。这些结果初步说明萜类驱避化合物与引诱物三分子缔合作用确实存在,且该缔合作用对驱避活性具有显著影响,这为驱避机理的研究提供了新的理论依据。     

定量计算萜类蚊虫驱避化合物与羧酸缔合作用对其驱避活性的影响

【目的】驱避剂是防止蚊虫叮咬的良好个人防护用品,但其作用机理一直未被解释清楚。本研究利用化学计算手段对4种重要的人体引诱物（乙酸、丙酸、丁酸和戊酸）与22个萜类驱避化合物的缔合作用以及该作用对驱避活性的影响进行了研究,以期为蚊虫驱避机理研究提供新思路。【方法】利用GAUSS View软件构建引诱化合物分子、驱避化合物分子以及二者可能形成的缔合体结构,再利用GAUSSIAN软件优化所有结构,并计算它们的能量和各类参数;借助AMPAC和CODESSA软件计算出所有结构的描述符;以萜类驱避化合物对白纹伊蚊Aedes albopictus校正驱避率的对数值（logCRR）为活性数据,利用CODESSA软件建立描述符与驱避活性的定量构效关系模型。【结果】4种羧酸与萜类驱避化合物相互缔合的缔合能量大多在18~20 kJ/mol之间,缔合距离和角度分别在2.0~2.5 Å 和110°~180°内波动,符合氢键相互作用的特征。4个最优定量构效关系模型的R²值均大于0.9,模型中的参数都包含缔合体的描述符,表明引诱物 驱避物缔合作用与校正驱避率的对数值显著相关。【结论】4种羧酸与萜类驱避化合物之间存在中等强度的氢键缔合作用,该缔合作用对驱避活性具有重要影响。研究初步揭示了引诱物 驱避物缔合作用的存在,也为从新的角度研究蚊虫驱避机理提供了前期研究基础。