秦正龙１，冷检１，冯长君２
（１．江苏师范大学化学化工学院，江苏 徐州２２１１１６；２．徐州工程学院化学化工学院，江苏 徐州２２１００８）
摘要：采用电拓扑态指数（Ｅｋ）及分子价连接性指数（ｍＸｔＶ）对从密蒙花 （Ｂｕｄｄｌｅｊａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｍａｘｉｍ）挥发油中分离出的２７种化合物进行结构表征，通过多元线性回归及最佳变量子集方法，建立了色谱保留时间的定量构效关系模型。该模型的相关系数（Ｒ２）为０．９８８，逐一剔除法交叉验证系数（Ｑ２）为０．９８２，计算值与实验值颇为吻合，较好地揭示了密蒙花挥发油成分色谱保留时间的递变规律，该研究对中药化学成分的分离、纯化、检测、结构表征及其药用价值的开发，具有理论指导意义。
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关键词 ：密蒙花；挥发油；保留时间；电拓扑状态指数；分子价连接性指数
中图分类号：ＴＳ２０１．２文献标识码：A文章编号：0439－８114（２０15）03－0６７４-0２
密蒙花（Ｂｕｄｄｌｅｊａ ｏｆｆｉｃｉｎａｌｉｓ Ｍａｘｉｍ）又名蒙花、染饭花、小锦花、酒药花、羊耳朵、断肠草，是马钱科醉鱼草属植物密蒙花的干燥花蕾及其花序［１］，广泛分布于中国华北、华南、西南等地区［２］。密蒙花是传统中药，味甘，性微寒，具有凉血、养肝、祛风、明目之功效，主要用于目赤肿痛，多泪羞明，肝虚目暗，视物昏花［３，４］。此外，密蒙花还有多种药理活性，具有降低血糖、调节免疫、抗炎、抗菌、抗氧化及抗肿瘤等功效［５，６］。
目前，有关密蒙花的研究报道主要集中在它的化学成分及生物活性［７，８］，而对其分子结构与性质之间的相关关系的研究报道则较少。为此，本试验利用电拓扑态指数（Ｅｋ）［９］及分子价连接性指数（ｍＸｔＶ）［１０］对密蒙花中的２７种挥发油成分进行结构表征，并将它们与色谱保留时间（ＲＴ）进行回归分析，建立了定量结构色谱保留关系模型，对预测色谱保留值、选择色谱分离条件、解释色谱分配机理等具有重要意义。
１材料与方法
１．１数据来源
密蒙花挥发油中２７种化学成分的保留时间取自文献［１１］。
１．２两类拓扑指数的计算
应用ＣｈｅｍＤｒａｗ Ｕｌｔｒａ ９．０构建密蒙花中２７种挥发油成分的分子结构，保存为ｍｏｌ文件，在Ｍａｔｌａｂ７．１．０下调用其分子结构，应用修正的程序［１２］计算得到４６种电拓扑态指数（Ｅｋ），１２种分子价连接性指数（ｍＸｔＶ）。
１．３方法
将计算得到的两类拓扑指数作为自变量，相应的ＲＴ作为因变量，利用最佳变量子集回归选择最优变量组合，建立ＱＳＲＲ模型，采用逐一剔除法对模型的预测能力及鲁棒性进行检验，以交叉验证系数（Ｑ２）予以评价。如果Ｑ２≥０．５，说明所建模型具有良好的鲁棒性及预测能力［１３，１４］。
２结果与讨论
２．１密蒙花挥发油成分ＱＳＲＲ模型的构建
将密蒙花中２７种挥发油成分的ＲＴ与计算得到的两类拓扑指数一起输入ＳＰＳＳ １３．０，在９５％的置信区间内进行回归分析，应用最佳变量子集建立的ＱＳＲＲ模型见表１。其中Ｒ，Ｒ２，Ｒ２ａｄｊ，Ｑ２，Ｓ，Ｆ分别为相关系数、判定系数、校正判定系数、逐一剔除法的交叉验证系数、估计标准误差、Ｆｉｓｃｈｅｒ检验值。
由表1可知，随着模型中变量数目的增多，其Ｒ、Ｒ２、Ｒ２ａｄｊ均逐渐增大，Ｓ逐渐减小，ＮＯ．４后Ｒ、Ｒ２、Ｒ２ａｄｊ增幅极小，而Ｑ２先逐渐增大至０．９８２，而后又下降。此外，为了使构建的模型具有良好的可信度，样本数与变量数的比值不能太小，所建模型才有意义［１５］。综合考虑，确定四元最佳ＱＳＲＲ模型为：
ＲＴ＝－１０．７２７＋７．４４９１ＸＶＰ＋４．２４１４ＸＶｃ－１．２９９Ｅ１－１．０２２Ｅ２ （１）
式中，１ＸＶＰ、４ＸＶｃ分别为１阶路径分子价连接性指数和４阶簇分子价连接性指数；Ｅ１、Ｅ２依次为第１类和第２类原子的电拓扑态指数。
ｎ＝２７，Ｒ＝０．９９４，Ｒ２＝０．９８８，Ｒ２ａｄｊ＝０．９８６，Ｑ２＝０．９８２Ｓ＝１．１０２，Ｆ＝４６２．９６６
用上述模型给出的计算值与实验值颇为吻合。
２．２ ＱＳＲＲ模型的鲁棒性检验
由于所研究的是小样本（ｎ＜３０），故选用逐一剔除法［１６］。每次只剔除一个化合物，用余下的化合物作为训练集，按模型（１）的形式回归，重复２７次，得到２７个Ｊａｃｋｋｎｉｆｅｄ相关系数（Ｒ２）。根据Ｒ２的雷达图评价模型的稳健性。如图１，以０．９８０为圆心，０．００３为间距，２７个Ｊａｃｋｋｎｉｆｅ的Ｒ２全部落在０．９８３~０．９９０之间，波动很小。表明模型（１）中不存在异常的ＲＴ数据及随机相关，具有总体可接受的稳健性及良好的预测能力。另外，模型（１）的Ｒ２ａｄｊ与Ｑ２相差０．００４，远远小于０．３，说明模型没有过拟合，不存在不相关的其他变量，数据中不存在离域点。
２．３模型的构效关系分析
色谱保留时间（ＲＴ）主要是由组分和固定相之间的作用力决定［１７］，作用力越大，则ＲＴ越大。分子间的作用力包括色散力、诱导力、取向力和氢键。分子价连接性指数揭示了分子的大小、形状、分枝，反映了色散力的大小；电拓扑态指数蕴含了分子中各原子的电子状态及电性作用，可表征诱导力、取向力的强弱，它们共同揭示了影响ＲＴ的本质因素。
电拓扑态指数（Ｅｋ）及分子价连接性指数（ｍＸｔＶ）较好地表征密蒙花挥发油组分的结构特征，所建的ＱＳＲＲ模型具有良好的稳健性及预测能力，揭示了密蒙花挥发油成分ＲＴ的递变规律，对天然植物化学成分的分离、分析、结构表征、质量检验及药用价值的开发，具有理论指导意义。
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