亲脂性预测：logD 模块

整理自凯美科公众号原文发布 2022-04-26模块介绍logD

LogD模块计算化合物在不同pH值下所有形式(电离和非电离形式)的表观辛醇-水分配系数D的对数。预测结果以两种方式呈现——直观的曲线图表和不同pH值下的LogD预测结果列表。默认设置下，软件会提供与生理相关的pH条件下的LogD预测结果; 另外，用户可根据需求定义任意的pH值进行预测。

概述

01　LogD的预测界面

1、显示在不同生理条件下的logD值；点击“+/-”节点可添加或折叠新的pH节点；

2、按“Configure”按钮选择LogP和pKa计算算法，以及用于模型训练的库文件，或设置其他选项；

3、点击并拖动滑块，可以看到右边显示的精确pH值下计算出的logD。

LogD参数的技术介绍

疏水性是一种非常重要的物化性质，在化学、医学、药理学等各个领域都有广泛的应用。它是化合物通过细胞膜运输和渗透、与生物受体和酶的相互作用、毒性和生物效力的重要的指标[1,2]。在环境科学中，通常用疏水性来预测生物浓度因子和吸附系数[3]。

LogP是衡量化合物疏水性的指标，在许多情况下，它与上述化学和生物性质有很好的相关性。Percepta软件可通过Classic和GALAS两种算法对化合物的logP进行准确计算。

然而，logP只能对不带电的物质进行精确计算。如果该化合物含有一个或多个电离基团，则它可能以不同离子形式的混合物存在。这种混合物的组成在很大程度上取决于pH值。

在这种情况下，解离系统的表观分配系数D(或logD)能更恰当地描述复杂分配平衡。

下面以丙氨酸为例，展示了该化合物在水-辛醇混合物中存在的复杂平衡：

Ki ——第i个微观形式(microspecies)的电离常数

Ki(org)——在辛醇中第i个微观形式(microspecies)的电离常数

Pi——第i个微种((microspecies))的分配系数

因此，如果存在这种复杂的平衡，那么化学物质在水和有机相之间的分配应该是: 电离程度和分配的常量之间的方程。

在上面的图表中显示了许多不同的微观物种。

这些问题已经被ACD/Labs两种算法解决了，并且取得了很大的成功:

正常情况下，pKa模型可以预测大多数官能团的酸碱电离系数pKa，误差在±0.2 单位以内;

用 logP模型可以预测化合物的辛醇-水的分配系数，误差±0.3 单位以内。

因此，只有结合了pKa和logP这两个强大的预测模型的logD模块才显得可靠。

参考文献

Hansch, C.; Leo, A.J. Substituent constants for Correlation Analysis in Chemistry and Biology. Wiley: New York, 1979.

Hansch, C.; Leo, A.J. Exploring QSAR. Fundamentals and Applications in Chemistry and Biology. ACS, Washington, DC 1995.

Warren J. Lyman, et al. Handbook of Chemical Property Estimation Methods. ACS, Washington, DC, 1990.

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