含氮杂环衍生物的摩擦学定量构效关系研究-论文.pdf

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1、第48卷第3期华中师范大学学报(自然科学版)Vo1．48NO．32014年6月J0URNAL0FHUAZH0NGNORMALUNIVERSITY(Nat．Sci．)Jun．2014文章编号：1000—1190(2014)03—0379—04含氮杂环衍生物的摩擦学定量构效关系研究王婷婷，戴康，王展，高新蕾(1．武汉轻工大学化学与环境工程学院，武汉430023；2．中南民族大学药学院，武汉430074)摘要：以从头计算Hartree-Fock分子轨道法计算了苯并恶唑、苯并咪唑、苯并噻唑、二氢噻唑以及哌嗪5种母核的l7种含氮杂环衍生物润滑油添加剂的量子化学结构参数，通过

2、多元线性回归分析研究了这些分子的摩擦系数与量子化学结构参数之间的关系，建立了具有良好拟合效果和预测能力的摩擦学定量构效关系模型．结果表明，含氮杂环衍生物的总能量和偶极矩是影响其减摩性能的主要量子化学结构参数，并对减摩机理进行了探讨．关键词：含氮杂环衍生物；多元线性回归；摩擦学定量构效关系；量子化学结构参数；摩擦中图分类号：0626．2文献标识码：A含氮杂环衍生物因其具有良好的极压减摩抗模型，并对所建模型进行了减摩机理探讨．磨、热稳定、抗氧防腐等性能，是一类应用前景极高1材料与方法的多功能润滑油添加剂．近年来，对于该类添加剂的开发及摩擦学性能研究一直受到国内外学者的

3、1．1分子结构与摩擦学数据重视．目前，已经合成出很多在同一分子中具有致选用的17个含氮杂环衍生物润滑油添加剂及密结构的含氮杂环官能团与含极压抗磨活性元素其摩擦学数据取自文献[-12]．的基团相结合的杂环衍生物，并对其摩擦学性能进所有添加剂分子均由实验室合成，按其结构可行了研究j．归属为苯并恶唑，苯并咪唑，苯并噻唑，二氢噻唑以N(N定量构效关系(quantitativestructure—activity及哌嗪共5种含氮杂环母体，见图1．润滑基础油／-_-＼relationship，QSAR)研究对深入了解润滑油添加采用化学纯液体石蜡．剂的摩擦学性能是一种非常有效的

4、方法．该方法可x以通过分析润滑油添加剂分子的结构参数和摩擦x学性能之间的定量关系，预测特定结构润滑油添加剂的摩擦学性能，进而进行润滑油添加剂分子的设计．目前，已有一些关于润滑油添加剂的结构一摩擦广一S学性能的研究报道L2．如刘维民研究小组。和L、xJim6nez研究小组[4]对离子液润滑油、HimmatSingha研究小组_5]对烃类化合物润滑油以及黄伟九等]对两种酸类润滑油添加剂分别进行了相关图1含氮杂环衍生物的母体结构研究．从已报道的工作来看，对结构和摩擦学性能Fig．1StructuresofmatricesofN—containing关系的研究以定性分析为

5、主，而定量的工作非常有heterocyclicderivatives限，尚处于探索阶段．摩擦学性能试验在济南试验机厂生产的四球本文对一组含氮杂环衍生物润滑油添加剂进摩擦试验机上进行．使用的钢球是直径为12．7mm行了摩擦学定量构效关系(QSTR)研究，计算了量的GCr15轴承钢二级标准钢球，硬度HRc为59～子化学结构参数，运用多元线性回归法(MLR)对6l_在转速1450r／rain、试验时间30min、载荷含氮杂环衍生物的摩擦系数建立了良好的QSTR392N、室温的试验条件下，记录基础油液体石蜡收稿日期：2013～09—16．基金项目：国家自然科学基金项目(5

6、1075309)*通讯联系人．E—mail：gaox10131@163．com．38O华中师范大学学报(自然科学版)第48卷和加入不同添加剂润滑下的摩擦系数l1引．学结构参数．实验所得摩擦系数的大小和添加剂浓度有关，采用多元线性回归法分析含氮杂环衍生物润为消除浓度的影响，对实验数据进行简单的数学处滑油添加剂的量子化学结构参数与摩擦系数量度理，采用摩擦系数量度FF表征润滑剂的减摩性之间的定量构效关系，并建立基于量子化学结构参能，计算公式如下：数的预测模型．17个化合物被随机分为两组，其中FF—lgf~XMW13个化合物作为训练组，用于QSTR模型的建立，，(1)另外

7、4个化合物作为测试组，用于模型预测能力的其中，：基础油液体石蜡的摩擦系数；fm。：加入检验．统计分析工作采用SPSS20统计软件进行，添加剂后在最优百分比下的摩擦系数；Ratio：添加选用其中的逐步线性回归法，根据摩擦系数量度与剂的最优百分比；Mw：添加剂的分子量．很显然，所有结构参数之间的相关性来筛选变量．一般来摩擦系数量度FF越小，代表减摩性能越好．说，多元线性回归时，为避免过拟合现象，选取的样添加剂分子的具体结构和摩擦系数量度FF本数与变量数之比应不小于5l1，本文训练组样本见表1．数为13，因此，选取的变量数在2个以内比较适表1含氮杂环衍生物的分子结构及摩

8、擦学数据合