环境友好型氟喹诺酮分子修饰及其机理研究
发布时间：2023-11-25 03:05
氟喹诺酮类物质(Fluoroquinolones,FQs)作为常用的抗生素药物,通过医疗卫生和畜禽水产养殖行业的持续广泛使用,随着污水、粪便及污水处理污泥进入自然环境而被频繁检出,诱导土壤环境微生物、动物及人体内细菌抗药性的产生,并干扰动植物个体正常的生理机能,通过食物链影响生态系统平衡和人类健康,作为新兴污染物而引起广泛关注。医疗废水、制药废水和畜禽养殖废水中高浓度的FQs对污水处理设施生化单元的微生物群落形成高强度选择性压力,导致去除效率低下。芬顿、臭氧、光催化等高级氧化技术的降解较为彻底,但存在着药剂消耗量大、能耗及运行费用高的问题。本文基于FQs分子结构与物质特性的关系,立足于从源头控制和减缓FQs的不利环境效应,为新兴污染物特别是药物化合物环境污染的源头防控提供理论借鉴。首先通过构建功能特性(细菌遗传毒性)和环境特性(光解、生物富集性)的定量构效关系模型,揭示有利于物质特性改善的分子结构修饰信息,以此指导设计了功能特性改善且兼具环境友好性的FQs衍生物。利用量子化学计算方法推断FQs光敏化反应路径及机理,借助分子对接方法考察FQs及其衍生物与DNA拓扑异构酶及两者复合物之间的...
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 FQs的环境分布
1.1.2 FQs的环境效应
1.1.3 研究意义
1.2 研究进展
1.2.1 FQs环境特性的研究进展
1.2.2 FQs环境特性修饰调控的理论研究进展
1.3 存在问题
1.4 研究内容
第2章 研究方法与计算软件
2.1 定量构效关系概述
2.1.1 基本框架及流程
2.1.2 3D-QSAR模型
2.1.3 HQSAR模型
2.2 量子计算化学概述
2.2.1 理论基础
2.2.2 计算方法
2.2.3 基组的选择
2.3 分子对接方法概述
2.3.1 基本框架及流程
2.3.2 对接方式
2.3.3 结合能计算
2.4 计算软件
2.4.1 Sybul软件
2.4.2 Gaussian软件
2.4.3 Discovery Studio软件
第3章 FQs光降解性的分子修饰及机理研究
3.1 数据来源
3.2 FQs光解特性3D-QSAR模型的构建
3.2.1 模型构建
3.2.2 模型验证
3.2.3 模型预测
3.2.4 模型分析
3.3 基于光解特性3D-QSAR模型的分子修饰
3.4 CIP及衍生物的光解机理研究
3.4.1 基于2D-QSAR的CIP及衍生物光降解机理分析
3.4.2 基于量子化学计算的CIP及衍生物光敏化降解路径推断
3.5 CIP衍生物及光解产物的生物降解特性研究
3.6 本章小结
第4章 FQs生物富集性的分子修饰及机理研究
4.1 数据来源
4.2 FQs生物富集性3D-QSAR模型的构建
4.2.1 模型构建
4.2.2 模型验证
4.2.3 模型分析
4.3 基于生物富集性3D-QSAR模型的NAD分子修饰
4.4 基于分子对接的NAD衍生物分子筛选
4.5 NAD及衍生物生物富集性的机理研究
4.5.1 基于2D-QSAR的NAD及衍生物分子生物富集性机理分析
4.5.2 基于分子对接的NAD及其衍生物富集作用机理及差异性分析
4.6 本章小结
第5章 FQs细菌遗传毒性的分子修饰及机理研究
5.1 数据来源
5.2 FQs细菌遗传毒性HQSAR模型的构建
5.2.1 模型构建
5.2.2 模型验证
5.2.3 模型分析
5.3 FQs细菌遗传毒性的分子修饰
5.3.1 基于HQSAR模型FQs细菌遗传毒性的分子修饰
5.3.2 FQs衍生物的环境友好性评价
5.4 基于分子对接方法的衍生物分子筛选
5.5 FQs及衍生物细菌遗传毒性的机理研究
5.5.1 基于氨基酸残基参与的细菌遗传毒性作用机理分析
5.5.2 基于分子相互作用方式的细菌遗传毒性作用机理分析
5.6 本章小结
第6章 基于分子参数的FQs细菌遗传毒性机理分析
6.1 数据来源
6.2 基于2D-QASR模型的FQs细菌遗传毒性机理分析
6.2.1 基于遗传毒性/谱图参数的2D-QSAR模型分析
6.2.2 基于遗传毒性/几何参数的2D-QSAR模型分析
6.2.3 基于遗传毒性/电子参数的2D-QSAR模型分析
6.2.4 基于遗传毒性/理化参数的2D-QSAR模型分析
6.3 基于因子分析的FQs细菌遗传毒性机理分析
6.4 小结
第7章 FQs衍生物环境转化路径推断与潜在环境风险分析
7.1 材料及方法
7.2 体内代谢过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.3 自然光解过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.4 微生物降解过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.5 氯化消毒过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.6 小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
本文编号：3867145
【文章页数】：162 页
【学位级别】：博士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 FQs的环境分布
1.1.2 FQs的环境效应
1.1.3 研究意义
1.2 研究进展
1.2.1 FQs环境特性的研究进展
1.2.2 FQs环境特性修饰调控的理论研究进展
1.3 存在问题
1.4 研究内容
第2章 研究方法与计算软件
2.1 定量构效关系概述
2.1.1 基本框架及流程
2.1.2 3D-QSAR模型
2.1.3 HQSAR模型
2.2 量子计算化学概述
2.2.1 理论基础
2.2.2 计算方法
2.2.3 基组的选择
2.3 分子对接方法概述
2.3.1 基本框架及流程
2.3.2 对接方式
2.3.3 结合能计算
2.4 计算软件
2.4.1 Sybul软件
2.4.2 Gaussian软件
2.4.3 Discovery Studio软件
第3章 FQs光降解性的分子修饰及机理研究
3.1 数据来源
3.2 FQs光解特性3D-QSAR模型的构建
3.2.1 模型构建
3.2.2 模型验证
3.2.3 模型预测
3.2.4 模型分析
3.3 基于光解特性3D-QSAR模型的分子修饰
3.4 CIP及衍生物的光解机理研究
3.4.1 基于2D-QSAR的CIP及衍生物光降解机理分析
3.4.2 基于量子化学计算的CIP及衍生物光敏化降解路径推断
3.5 CIP衍生物及光解产物的生物降解特性研究
3.6 本章小结
第4章 FQs生物富集性的分子修饰及机理研究
4.1 数据来源
4.2 FQs生物富集性3D-QSAR模型的构建
4.2.1 模型构建
4.2.2 模型验证
4.2.3 模型分析
4.3 基于生物富集性3D-QSAR模型的NAD分子修饰
4.4 基于分子对接的NAD衍生物分子筛选
4.5 NAD及衍生物生物富集性的机理研究
4.5.1 基于2D-QSAR的NAD及衍生物分子生物富集性机理分析
4.5.2 基于分子对接的NAD及其衍生物富集作用机理及差异性分析
4.6 本章小结
第5章 FQs细菌遗传毒性的分子修饰及机理研究
5.1 数据来源
5.2 FQs细菌遗传毒性HQSAR模型的构建
5.2.1 模型构建
5.2.2 模型验证
5.2.3 模型分析
5.3 FQs细菌遗传毒性的分子修饰
5.3.1 基于HQSAR模型FQs细菌遗传毒性的分子修饰
5.3.2 FQs衍生物的环境友好性评价
5.4 基于分子对接方法的衍生物分子筛选
5.5 FQs及衍生物细菌遗传毒性的机理研究
5.5.1 基于氨基酸残基参与的细菌遗传毒性作用机理分析
5.5.2 基于分子相互作用方式的细菌遗传毒性作用机理分析
5.6 本章小结
第6章 基于分子参数的FQs细菌遗传毒性机理分析
6.1 数据来源
6.2 基于2D-QASR模型的FQs细菌遗传毒性机理分析
6.2.1 基于遗传毒性/谱图参数的2D-QSAR模型分析
6.2.2 基于遗传毒性/几何参数的2D-QSAR模型分析
6.2.3 基于遗传毒性/电子参数的2D-QSAR模型分析
6.2.4 基于遗传毒性/理化参数的2D-QSAR模型分析
6.3 基于因子分析的FQs细菌遗传毒性机理分析
6.4 小结
第7章 FQs衍生物环境转化路径推断与潜在环境风险分析
7.1 材料及方法
7.2 体内代谢过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.3 自然光解过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.4 微生物降解过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.5 氯化消毒过程的转化路径推断与潜在环境风险分析
7.6 小结
第8章 结论与展望
8.1 结论
8.2 创新点
8.3 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的论文及其它成果
攻读博士学位期间参加的科研工作
致谢
作者简介
本文编号：3867145
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