拓扑学原理在化学化工中的应用.pdf

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1、化学工程师ChemicalEngineer2010年第7期文章编号0o-14o107一o0。_0拓扑学原理在化学化工中的应用木迷石海信，黄冬梅，谭铭基，洪春美(钦州学院化学化工学院。广西钦州535000)摘要：从拓扑学原理出发，引入了拓扑指数的概念，并用拓扑方法研究分子结构一理化性质、结构一活性、结构一保留及阴离子表面活性剂结构一HLB值定量关系。同时探讨了拓扑化学反应控制原理及其在合成化学与工业生产中的应用。关键词：拓扑学；拓扑指数；定量结构一性质关系；拓扑化学反应中图分类号：06．051文献标识码：AApplicationoftop

2、ologytheoryinchemistryandchemicalengineeringSHIHai—xin，HUANGDong-mei，TANMing-ji，HONGChun-mei(SchoolofChemistryandChemicalEngineering，QinzhouUniversity，Qinzhou535000，China)Abstract：Fromthepointofviewoftopology，weintroducedtheconceptofthetopologicalindex．Andwealsostudiedth

3、erelationshipsbetweenthemolecularstructureandphysicochemicalproperties，structureandactivity，structureandretention，anionicsurfactant—structureandtheHLBvaluewithtopologicalmethods．Meanwhile，wediscussedtheprincipleofchemicalreactionoftopologyanditsapplicationinsyntheticchem

4、istryandindustrialproduction．Keywords：topology；topologicalindex；quantitativestructure-propertyrelationship；chemicalreactionoftopology拓扑学是研究图形经过拓扑变换后的不变性的图称为分子图。然后用数学方法找出分子图中的质的学科ll】。近年来已成为研究连续现象的数学分各种拓扑不变量即拓扑指数【。最后将拓扑指数与支，许多自然科学中复杂几何特征经拓扑学抽象和该分子的各种理化性质相关联，建立模型，从而达概括后，变得十

5、分简洁而清晰。化学拓扑学就是运到预测物质性质的目的。由于拓扑指数直接产生于用拓扑学原理来寻求分子结构的拓扑不变量，用数化合物的分子结构，不受经验和实验的限制，对所字进行表征，建立结构与性能之间的数量关系并用有的化合物均可以获得拓扑指数，而且能够有效地以预测分子的性质，指导新物质的合成。反映分子中键的性质，原子间的结合顺序，分子的支化度及分子的形状等结构信息，在定量构效关系1拓扑指数研究中获得广泛应用。1．1预测相关分子系统的物理化学性质结构决定性质是化学学科中一条普遍适用的解释和预测是一个理论最重要的功能。拓扑指规则。物质的物理化学性质

6、依赖于分子结构，即性数是分子图的数值化，它与分子体系的物理化学性质是结构的函数。用拓扑方法研究结构与性质的关质建立起一种统计的对应关系，通过回归处理来确系，首先要建立分子图。通常以每个顶点代表分子定二者之间的定量关系，其相关程度可以用标准方中的一个原子，每条边代表原子之间形成的化学差、相关系数、显著性检验等统计学方法来衡量。目键，这样可以将分子结构抽象为一个图G(，E)。其前，除了考虑抽象的分子图的拓扑不变量外，还更中=f··}为顶点集，E-{e一，em}为边集，e=加重视分子本身的量子化学特征，使拓扑指数的结[，]是2个顶点和之间的连

7、线，这样构成构信息更充分，具有更强的预测功能。1．1．1预测有机物沸点丁伟等11根据烷基苯系列收稿日期：2010-05—20中的分子内含有不同的烷基和苯基，采用以苯环为基金项目：广西科学基金资助项目(桂科自0991274)；广西教育厅科母体，重点考虑取代基的大小、位置及形状对多烷研项目(200807IJx349)作者简介：石海信(1962一)，男，汉族，广西钦州人，副教授，工学硕基苯沸点的影响，运用新的拓扑指数D、路径指数士，主要从事化学工艺研究。P2、位置指数s和碳原子数Jv，构建多烷基苯的定量2010年第7期石海信等：拓扑学原理在化

8、学4E-V-中的应用39结构性能关系：是化学中非常活跃的一个发展领域。分子的活性大Th=238．8683+3．6200S+21．1635N-3．7639D-5．1128P2小依赖于分子结构，拓扑指数表达的定