Prediction of cohesion energy of polymers using topological indices

Xu, J.; Chen, B.; Liang, H.; Xu, W.; Cui, W.

Artykuł - szczegóły

Tytuł artykułu

Prediction of cohesion energy of polymers using topological indices

Autorzy

Xu J. , Chen B. , Liang H. , Xu W. , Cui W.

Wybrane pełne teksty z tego czasopisma

https://ichp.vot.pl/index.php/p

Identyfikatory

Warianty tytułu

Prognozowanie energii kohezji polimerów z zastosowaniem wskaźników topologicznych

Języki publikacji

Abstrakty

The quantitative structure-property relationship (QSPR) study of the cohesion energy (Ecoh) values for a training set of 60 polymers was carried out using only topological indices as input parameters. A general four-parameter correlation was obtained to predict Ecoh values by stepwise multilinear regression analysis (MLRA), with squared correlation coefficient (R2) equal to 0.9775 and standard error of estimation (s) 2455J/mol. The mean relative error (MRE) of Ecoh prediction was 5.82%. The stability of the proposed model was validated using Leave-One-Out cross-validation, randomization experiments and external test set. The model requires only topological indices for the predictions and its advantage is relative ease in calculation of descriptors which makes it easy to apply.

Dotyczącą energii kohezji (Ecoh) ilościową zależność struktura-właściwości (QSPR - quantitative structure-property relationship) wykorzystano do określenia wartości Ecoh wzorcowej serii 60 polimerów z zastosowaniem w charakterze parametrów wejściowych wyłącznie wskaźników topologicznych. Uzyskano ogólną czteroparametrową zależność [równanie (6)] pozwalającą na prognozowanie Ecoh metodą krokowej wieloliniowej analizy regresji (MLRA - stepwise multilinear regression analysis) z kwadratem współczynnika korelacji R2=0,9975 i ze standardowym błędem oznaczania s=2455J/mol (tabele 1 i 2, rys. 1). Średni błąd względny (MRE) tego oznaczania wynosił 5,82% (rys. 2). Trwałość omawianego modelu oceniono wykorzystując sposób walidacji krzyżowej w wariancie Leave-One-Out (LOO) (rys. 3, tabela 3) oraz testu prognozowania Ecoh serii polimerowych próbek zewnętrznych (tabela 5, rys. 4). Określono również istotność poszczególnych parametrów występujących w wyprowadzonej 4-parametrowej zależności (tabela 4). Pozwala ona na wiarygodne prognozowanie wartości Ecoh na podstawie wyłącznie wskaźników topologicznych a jej dodatkową zaletą użytkową jest możliwość uniknięcia skomplikowanych obliczeń.

Słowa kluczowe

cohesion energy prediction QSPR polymers topological index multilinear regression analysis

energia kohezji polimery wskaźnik topologiczny prognozowanie QSPR wieloliniowa analiza regresji

Wydawca

Sieć Badawcza Łukasiewicz – Instytut Chemii Przemysłowej

Czasopismo

Polimery

Rocznik

2009

Tom

T. 54, nr 1

Strony

19--25

Opis fizyczny

Bibliogr. 39 poz.

Twórcy

autor

Xu J.

autor

Chen B.

autor

Liang H.

autor

Xu W.

autor

Cui W.

Ministry of Education, Wuhan University of Science & Engineering, Key Lab of Green Processing & Functionalisation of New Textile Materials, 430073 Wuhan, Hubei, PR China, xujie0@ustc.edu

Bibliografia

1. van Krevelen D. W.: "Properties of polymers: corre-lation with chemical structure", 2nd Edition, Elsevier, Amsterdam 1976.
2. Niemela S., Leppanen J., Sundholm R: Polymer 1996, 37,4155.
3. Bicerano J.: "Prediction of polymer properties", 2nd Edition, Marcel Dekker Inc., New York 1996.
4. Liu H., Uhlherr A., Bannister M. K.: Polymer 2004,45, 2051.
5. Hirayama Y, Yoshinaga T., Kusuki Y, Ninomiya K., Sakakibara T., Tamari T.: /. Memb. Sci. 1996,111,183.
6. Tokarski J. S., Hopfinger A. J., Hobbs J. D., Ford D. M.,Faulon J.-L. M.: Comput. Theor. Polym. Sci. 1997,7, 199.
7. Lee S., Lee J. G., Lee H., Mumby S. J.: Polymer 1999, 40,5137.
8. Moolman F. S., Meunier M., Labuschagne P. W., Truter P.-A.: Polymer 2005,46, 6192.
9. Bortolotti M., Brugnara M., Yolpe C. D., Maniglio D., Siboni S.: /. Coli Interf. Sci. 2006, 296, 292.
10. Eichinger B. E., Rigby D., Stein J.: Polymer 2002, 43, 599.
11. Yao X. J., Wang Y W., Zhang X. Y, Zhang R. S., Liu M. C., Hu Z. D., Fan B. T.: Chemom. Intell. Lab. Syst. 2002,62,217.
12. Xu J., Chen B., Zhang Q., Guo B.: Polymer 2004, 45, 8651.
13. Afantitis A., Melagraki G., Sarinweis H., Koutentis P. A., Markopoulos J., Igglessi-Markopoulou O.: Polymer 2006, 47, 3240.
14. Melagraki G., Afantitis A., Sarinweis H., Koutentis P. A., Markopoulos J., Igglessi-Markopoulou O.: /. Mol. Model 2007,13, 55.
15. Yu X., Wang X., Li X., Gao J., Wang H.: Macromol Theory Simul 2006,15, 94.
16. Yu X., Wang X., Wang H., Li X., Gao J.: QSAR Comb. Sci. 2006,25,156.
17. Gao J., Wang X., Yu X., Li X., Wang H.: /. Mol. Model 2006,12,521.
18. Yu X., Wang X., Li X., Gao J., Wang H.: /. Polym. Sci. Part B: Polym. Phys. 2006, 44, 409.
19. Kier L. B., Hali L. H.: "Molecular Connectivity in Chemistry and Drug Research", Academic Press, New York 1976.
20. Kier L. B., Hali L. H.: "Molecular Connectwity in Structure Activity Analysis", Wiley, New York 1986.
21. Garcia-Domenech R., Julian-Ortiz J. V. D.: /. Phys. Chem. B 2002,106,1501.
22. Mattioni B. E., Jurs P. C.: /. Chem. Inf. Comput. Sci. 2002,42, 232.
23. Devillers J., Balaban A. T.: "Topological Indices and Related Descriptors in QSAR and QSPR", Gordon and Breach, The Netherlands 1999.
24. Pogliani L.: Chem. Rev. 2000,100, 3827.
25. Zhong C., Yang C., Li Q.: Ind. Eng. Chem. Res. 2002, 41, 2826.
26. Xu J., Chen B.: /. Mol Model. 2005,12, 24.
27. Xu J., Liu L., Xu W., Zhao S., Zuo D.: /. Mol Graph. Model 2007, 26, 352.
28. Katritzky A., Sild S., Karelson M.: /. Chem. Inf. Com-put.Sci. 1998,38,1171.
29. Cao C., Lin Y: /. Chem. Inf. Comput. Sci. 2003,43, 643.
30. Todeschini R., Consonni V., Mauri A., Pavan M., DRAGON, Version 5.1, TALETE srl, Milan 2004.
31. Todeschini R., Consonni V.: "Handbook of Molecular Descriptors", Wiley-VCH, Weinheim 2000.
32. Jurs P. C.: "Computer Software Applications in Chemistry", Wiley, New York 1996.
33. Jobson J. D.: "Applied Multivariate Data Analysis", Vol. 1: "Regression and Experimental Design", Springer-Verlag, New York 1991.
34. Peterangelo S. C., Seybold P. G.: Int. J. Quantum Chem. 2004,96,1.
35. Holder A. J., Kilway K. V., Code J. E., Giese G. J., Travis D. M., Fleckenstein J. E., Marzluf K. R., Clevenger R. C., Yastlik H. L., Eick J. D., Chappelow C. C.: Macromol Theory Simul 2005,14,117.
36. Barysz M., Jashari G., Lahh R. S., Srivastava A. K., Trinajstic N.: in "Chemical Applications of Topology and Graph Theory" (Ed. King R. B.), Elsevier, Amsterdam 1983, p. 222.
37. Magnuson V. R., Harriss D. K., Basak S. C.: in "Studies in Physical and Theoretical Chemistry" (Ed. King R. B.), Elsevier, Amsterdam 1983, p. 178.
38. Jalali-Heravi M., Kyani A.: /. Chem. Inf. Comput. Sci. 2004,44,1328.
39. Tamm K., Burk P: J. Mol Model 2006,12,417.

Typ dokumentu

Bibliografia

Identyfikator YADDA

bwmeta1.element.baztech-article-BAT7-0014-0033