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

引用本文: 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. doi: 10.3866/PKU.WHXB201209171 shu
Citation:  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 Physico-Chimica Sinica, 2012, 28(10): 2249-2257. doi: 10.3866/PKU.WHXB201209171 shu

一种计算水溶解度的经验加合模型的适用范围与局限

  • 基金项目:

    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 (81172984, 21072213, 21002117, 21102168, 21102165)以及国家高技术研究发展计划(863)项目(2012AA020308)

摘要:

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.

English

    1. [1]

      (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

      (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. [2]

      (2) Di, L.; Kerns, E. H. Drug Discovery Today 2006, 11, 446. doi: 10.1016/j.drudis.2006.03.004(2) Di, L.; Kerns, E. H. Drug Discovery Today 2006, 11, 446. doi: 10.1016/j.drudis.2006.03.004

    3. [3]

      (3) Delaney, J. S. Drug Discovery Today 2005, 10, 289. doi: 10.1016/S1359-6446(04)03365-3(3) Delaney, J. S. Drug Discovery Today 2005, 10, 289. doi: 10.1016/S1359-6446(04)03365-3

    4. [4]

      (4) Kariv, I.; Rourick, R. A.; Kassel, D. B.; Chung, T. D. Comb. Chem. High Throughput Screen 2002, 5, 459.(4) Kariv, I.; Rourick, R. A.; Kassel, D. B.; Chung, T. D. Comb. Chem. High Throughput Screen 2002, 5, 459.

    5. [5]

      (5) Hansch, C.; Quinlan, J. E.; Lawrence, G. L. J. Org. Chem. 1968,33, 347. doi: 10.1021/jo01265a071(5) Hansch, C.; Quinlan, J. E.; Lawrence, G. L. J. Org. Chem. 1968,33, 347. doi: 10.1021/jo01265a071

    6. [6]

      (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(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. [7]

      (7) Abraham, M. H.; Le, J. J. Pharm. Sci. 1999, 88, 868. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017(7) Abraham, M. H.; Le, J. J. Pharm. Sci. 1999, 88, 868. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017

    8. [8]

      (8) Jorgensen,W. L.; Duffy, E. M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000,10, 1155. doi: 10.1016/S0960-894X(00)00172-4(8) Jorgensen,W. L.; Duffy, E. M. Bioorg. Med. Chem. Lett. 2000,10, 1155. doi: 10.1016/S0960-894X(00)00172-4

    9. [9]

      (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(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. [10]

      (10) McFarland, J.W.; Avdeef, A.; Berger, C. M.; Raevsky, O. A.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001, 41, 1355. doi: 10.1021/ci0102822(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. [11]

      (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(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. [12]

      (12) Yaffe, D.; Cohen, Y.; Espinosa, G.; Arenas, A.; Giralt, F.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001, 41, 1177. doi: 10.1021/ci010323u(12) Yaffe, D.; Cohen, Y.; Espinosa, G.; Arenas, A.; Giralt, F.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2001, 41, 1177. doi: 10.1021/ci010323u

    13. [13]

      (13) Klopman, G.; Zhu, H. J. Chem. Inf. Comp. Sci. 2001, 41, 439.doi: 10.1021/ci000152d(13) Klopman, G.; Zhu, H. J. Chem. Inf. Comp. Sci. 2001, 41, 439.doi: 10.1021/ci000152d

    14. [14]

      (14) Hou, T. J.; Xia, K.; Zhang,W.; Xu, X. J. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2004, 44, 266. doi: 10.1021/ci034184n(14) Hou, T. J.; Xia, K.; Zhang,W.; Xu, X. J. J. Chem. Inf. Comput. Sci. 2004, 44, 266. doi: 10.1021/ci034184n

    15. [15]

      (15) Wang, J. M.; Hou, T. J.; Xu, X. J. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49,571. doi: 10.1021/ci800406y(15) Wang, J. M.; Hou, T. J.; Xu, X. J. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49,571. doi: 10.1021/ci800406y

    16. [16]

      (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(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. [17]

      (17) Thompson, J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys.2003, 119, 1661. doi: 10.1063/1.1579474(17) Thompson, J. D.; Cramer, C. J.; Truhlar, D. G. J. Chem. Phys.2003, 119, 1661. doi: 10.1063/1.1579474

    18. [18]

      (18) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Kjellander,R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7303.(18) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Kjellander,R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 7303.

    19. [19]

      (19) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Kjellander,R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1883. doi: 10.1021/jp0642239(19) Lüder, K.; Lindfors, L.;Westergren, J.; Nordholm, S.; Kjellander,R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1883. doi: 10.1021/jp0642239

    20. [20]

      (20) Westergren, J.; Lindfors, L.; Höglund, T.; Lüder, K.; Nordholm,S.; Kjellander, R. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 1872. doi: 10.1021/jp064220w(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. [21]

      (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(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. [22]

      (22) Palmer, D. S.; Llinas, A.; Morao, I.; Day, G. M.; odman, J.M.; Glen, R. C.; Mitchell, J. B. O. Mol. Pharm. 2008, 5, 266.doi: 10.1021/mp7000878(22) Palmer, D. S.; Llinas, A.; Morao, I.; Day, G. M.; odman, J.M.; Glen, R. C.; Mitchell, J. B. O. Mol. Pharm. 2008, 5, 266.doi: 10.1021/mp7000878

    23. [23]

      (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(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. [24]

      (24) Johnson, M. A.; Maggiora, G. M. Concepts and Applications of Molecular Similarity;Wiley: New York, 1990.(24) Johnson, M. A.; Maggiora, G. M. Concepts and Applications of Molecular Similarity;Wiley: New York, 1990.

    25. [25]

      (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(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. [26]

      (26) Zhu, H.; Sedykh, A.; Chakravarti, S. K.; Klopman, G. Curr. Comput.-Aid. Drug Des. 2005, 1, 3. doi: 10.2174/1573409052952323(26) Zhu, H.; Sedykh, A.; Chakravarti, S. K.; Klopman, G. Curr. Comput.-Aid. Drug Des. 2005, 1, 3. doi: 10.2174/1573409052952323

    27. [27]

      (27) Sedykh, A. Y.; Klopman, G. J. Chem. Inf. Model. 2006, 46,1598. doi: 10.1021/ci0505269(27) Sedykh, A. Y.; Klopman, G. J. Chem. Inf. Model. 2006, 46,1598. doi: 10.1021/ci0505269

    28. [28]

      (28) Llinas, A.; Glen, R. C.; odman, J. M. J. Chem. Inf. Model.2008, 48, 1289. doi: 10.1021/ci800058v(28) Llinas, A.; Glen, R. C.; odman, J. M. J. Chem. Inf. Model.2008, 48, 1289. doi: 10.1021/ci800058v

    29. [29]

      (29) Hopfinger, A. J.; Esposito, E. X.; Llinas, A.; Glen, R. C.; odman, J. M. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 1. doi: 10.1021/ci800436c(29) Hopfinger, A. J.; Esposito, E. X.; Llinas, A.; Glen, R. C.; odman, J. M. J. Chem. Inf. Model. 2009, 49, 1. doi: 10.1021/ci800436c

    30. [30]

      (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(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. [31]

      (31) Nilakantan, R.; Bauman, N.; Dixon, J. S.; Venkataraghavan, R.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1987, 27, 82. doi: 10.1021/ci00054a008(31) Nilakantan, R.; Bauman, N.; Dixon, J. S.; Venkataraghavan, R.J. Chem. Inf. Comput. Sci. 1987, 27, 82. doi: 10.1021/ci00054a008

    32. [32]

      (32) Faller, B.; Ertl, P. Adv. Drug Deliv. Rev. 2007, 59, 533. doi: 10.1016/j.addr.2007.05.005(32) Faller, B.; Ertl, P. Adv. Drug Deliv. Rev. 2007, 59, 533. doi: 10.1016/j.addr.2007.05.005

    33. [33]

      (33) Yalkowsky, S. H.; Valvani, S. C. J. Pharm. Sci. 1980, 69, 912.doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017(33) Yalkowsky, S. H.; Valvani, S. C. J. Pharm. Sci. 1980, 69, 912.doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017

    34. [34]

      (34) Yalkowsky, S. H.; Valvani, S. C.; Roseman, T. J. J. Pharm. Sci.1983, 72, 866. 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. [35]

      (35) Lobell, M.; Sivarajah, V. Mol. Divers. 2003, 7, 69. doi: 10.1023/B:MODI.0000006562.93049.36(35) Lobell, M.; Sivarajah, V. Mol. Divers. 2003, 7, 69. doi: 10.1023/B:MODI.0000006562.93049.36

    36. [36]

      (36) Meylan,W. M.; Howard, P. H. Perspect. Drug Discov. 2000, 19,67. doi: 10.1023/A:1008715521862(36) Meylan,W. M.; Howard, P. H. Perspect. Drug Discov. 2000, 19,67. doi: 10.1023/A:1008715521862

    37. [37]

      (37) Balakin, K. V.; Savchuk, N. P.; Tetko, I. V. Curr. Med. Chem.2006, 13, 223. doi: 10.2174/092986706775197917(37) Balakin, K. V.; Savchuk, N. P.; Tetko, I. V. Curr. Med. Chem.2006, 13, 223. doi: 10.2174/092986706775197917

    38. [38]

      (38) Jain, N.; Yalkowsky, S. H. J. Pharm. Sci. 2001, 90, 234. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017

      (38) Jain, N.; Yalkowsky, S. H. J. Pharm. Sci. 2001, 90, 234. doi: 10.1002/(ISSN)1520-6017

  • 加载中
计量
  • PDF下载量:  726
  • 文章访问数:  2110
  • HTML全文浏览量:  23
文章相关
  • 发布日期:  2012-09-26
  • 收稿日期:  2012-07-16
  • 网络出版日期:  2012-09-17
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
  • 1. 

    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

  1. 本站搜索
  2. 百度学术搜索
  3. 万方数据库搜索
  4. CNKI搜索

/

返回文章