Nya modeller för att beräkna ämnens nyckelegenskaper
Fördelningen av ämnen mellan olika medier (luft, vatten, jord, sediment och biota) bestäms till stor del av olika fysikalisk-kemiska egenskaper hos ämnena. Tyvärr är experimentella bestämningar av dessa nyckelegenskaper tillgängliga endast för en mindre del av de kemikalier som finns på marknaden. Tao Liu vid Högskolan i Kalmar utvecklar och validerar i sin licentiatavhandling modeller för att beräkna några av dessa egenskaper; Ångtryck, vattenlöslighet och fördelnings-koefficienten mellan n-oktanol och vatten.
Det huvudsakliga syftet med arbetet som presenteras i Tao Lius avhandling är att undersöka och utveckla modeller för sambanden mellan ett kemiskt ämnes struktur (uppbyggnad) och viktiga miljöegenskaper.
De verktyg som har använts brukar sammanfattande betecknas som kemoinformatik och utgörs av datorbaserade metoder för hantering av information rörande molekylstrukturer. Dessa så kallade kvantitativa struktur-egenskapsmodeller kan sedan användas för att förutsäga egenskaperna hos ämnen där experimentella data saknas.
Fördelningen av ämnen mellan olika medier (luft, vatten, jord, sediment och biota) bestäms till stor del av olika fysikalisk-kemiska egenskaper hos ämnena. Tyvärr är experimentella bestämningar av dessa egenskaper tillgängliga endast för en mindre del av de kemikalier som finns på marknaden.
I avhandlingen utvecklar vi därför och validerar modeller för att beräkna några av dessa nyckelegenskaper; ångtryck, vattenlöslighet och fördelningskoefficienten mellan n-oktanol och vatten. Dessa s.k. kvantitativa struktur-egenskapsmodeller kan sedan användas för att förutsäga egenskaperna hos ämnen där experimentella data saknas.
Likaså har principerna för att bygga och tolka sådana modeller studerats, främst genom en jämförelse mellan mer fundamentala eller semi-empiriska samband (linear solvation energy relationships) och rent statistiska modeller.
Vi visar att de två metoderna är likvärdiga både avseende prestanda och möjligheterna till en kemisk tolkning. En generell statistisk modell kan användas för att förutsäga variationen i vätskeångtryck för kemiska ämnen. Lokala modeller förbättrar inte påtagligt förutsägelseförmågan, men möjliggör däremot en enklare modelluppbyggnad.
Generella modeller kan även användas för att beräkna vattenlöslighet och fördelningen mellan n-oktanol och vatten. Förutsägelser av vattenlöslighet försvåras dock av att denna modell även måste beskriva fasövergången till flytande form för de ämnen som förekommer i fast form vid rumstemperatur.
Resultaten som presenteras visar att det enbart från en teoretisk beskrivning av molekylstrukturen är möjligt att beräkna flera miljöegenskaper. Detta öppnar möjligheter för en snabb och kostnadseffektiv hantering, vilket är av särskilt stor vikt när den europeiska kemikalieförordningen REACH ska genomföras.
Licentiatseminariet hålls fredagen den 20 februari kl: 13:00 i sal A137, Landgången 4 i Kalmar.
Avhandlingens namn är: Chemoinformatics for green chemistry
Kontaktinformation
För mer information kontakta:
Doktorand Tao Liu (engelskspråkig) på telefon: 0480 44 73 15 eller mejl: tao.liu@hik.se
Handledare Docent Tomas Öberg på telefon 0480 44 62 47 eller mejl: tomas.oberg@hik.se
