一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法技术

本发明专利技术公开了一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法，包括以下步骤：(1)根据药效团的性能指标选取合适的药效团模型；(2)获得煤3D分子最低能量构象；(3)构建药剂

【技术实现步骤摘要】
一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法


[0001]本专利技术涉及煤炭浮选药剂
，具体涉及一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法。

技术介绍

[0002]煤炭的高效洁净化利用对提高资源利用效率的加工、转化以及减少污染物的排放有重要意义，选煤作为煤炭洁净化利用的源头技术，在煤炭清洁利用中扮演者先锋作用。
[0003]随着煤炭加工利用进程的深入，资源禀赋呈现贫、细、杂的特点，浮选根据矿物表面润湿性的差异可实现细粒级矿物经济高效分选。浮选过程中通过添加捕收剂等浮选药剂，能够实现矿物表面亲疏水性的定向调控，进而达到高效浮选的目的。由于药剂种类及数量庞杂、常规单元浮选实验效率低下、浮选药剂昂贵、不同选煤厂煤质差异大等因素严重制约了煤炭的高效开发利用。

技术实现思路

[0004]针对上述存在的技术不足，本专利技术的目的是提供一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
[0006]本专利技术提供一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法，包括以下步骤：
[0007](1)通过Sybyl
‑
X软件，将具有相同母体结构的系列煤炭浮选药剂分子在内部空间进行柔性叠合，并产生多种构象，将各化合物产生的构象进行刚性叠合，产生多个药效团模型，根据药效团模型的性能指标选取合适的药效团模型；
[0008](2)通过小浮沉试验获取1.3kg/cm3的低灰煤，并对获得的低灰煤进行结构信息检测，结合检测的信息构建煤分子平面结构，采用ACD/CNMR predictor软件修正煤分子平面结构，利用Material Studio软件优化煤分子结构，获得煤3D分子最低能量构象；
[0009](3)通过Material Studio软件绘制具有相同母体结构的系列煤炭浮选药剂分子，将其与步骤(2)中优化后的煤分子共同构建药剂
‑
煤相互作用体系，对体系进行分子动力学模拟，并记录二者相互作用的位置；
[0010](4)利用Autodock软件，以步骤(3)中的作用位置为中心，构建一个正方体的活性口袋，用于药剂的虚拟筛选；
[0011](5)通过Sybyl
‑
X软件，将步骤(1)选取的药效团模型转化为三维提问结构，根据三维提问结构对有机化合物数据库进行初步筛选，获得符合提问结构的药剂分子；
[0012](6)通过Autodock软件对步骤(5)筛选出的药剂分子在步骤(4)获得的活性口袋区域进行分子对接，完成对有机化合物数据库的二次筛选的同时获得药剂
‑
煤活性位点的分子对接能量；通过分子对接能量大小对药剂分子进行排序，筛选能量较大的10～15种药剂分子；
[0013](7)对步骤(6)所筛选的药剂分子进行实验室单元浮选试验；然后对浮选结果进行
数据处理，计算各浮选药剂对应的可燃体回收率，将可燃体回收率最高的药剂确定为模板分子；
[0014](8)以步骤(7)中获得的可燃体回收率作为各药剂分子的性能指标，采用最小二乘法构建三维定量构效关系模型；
[0015](9)通过留一法对步骤(8)构建的三维定量构效关系模型进行交叉验证，得到交叉验证系数q2，采用非交叉验证方法对步骤(8)构建的三维定量构效关系模型的一致性进行检验，得到三维定量构效关系模型的标准偏差SEE、Fischer检测值F，根据三维定量构效关系模型的q2、SEE值和F值，评价鲁棒性和预测性并选取最佳的3D
‑
QSAR模型；
[0016](10)通过Sybyl
‑
X软件，绘制3D
‑
QSAR模型的三维等势图，对三维等势图所提出的模板分子的结构优化信息进行分析，根据分析结果，选取药剂分子。
[0017]优选地，步骤(1)中药效团模型的性能指标为较低的Energy值，较高的Specificity、Sterics、H
‑
bond和Mol
‑
Qry值。
[0018]优选地，步骤(4)中正方体的活性口袋的边长为30埃。
[0019]优选地，步骤(9)中的3D
‑
QSAR模型包括比较分子场分析方法模型和比较分子相似性指数分析方法模型。
[0020]优选地，所述比较分子场分析方法模型为立体场和静电场中的一个或两者加和，所述比较分子相似性指数分析方法模型为位阻场、静电场、疏水场、氢键供体场和氢键受体场中的一个或多个的加和。
[0021]优选地，步骤(9)中选取最佳的3D
‑
QSAR模型时，q2值以0.5为合格边界且值最大的为最佳、F值以100为合格边界且值最大的为最佳、SEE值最小的为最佳。
[0022]本专利技术的有益效果在于：
[0023]1、本专利技术能够通过药效团模型与分子对接技术相结合的虚拟筛选策略，能够缩短浮选药剂研发周期，减少浮选药剂开发成本。
[0024]2、本专利技术能够通过三维势能图的图像形式，形象给出模板药剂分子结构的优化方向，能够为药剂结构优化提出理论指导。
[0025]3、本专利技术通过Sybyl
‑
X、AutoDock、Material Studio多款软件，采用分子对接、分子动力学、定量构效关系方法相结合，形成一套完备的浮选药剂筛选及优化体系，不仅具有深厚的理论意义，还具备实际应用价值，对特定煤种高效药剂的筛选设计将会极大提高选煤厂经济效益，提高资源的利用率，具有良好的社会效益。
具体实施方式
[0026]下面将结合本专利技术实施例对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]本实施例提供一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法，包括以下步骤：
[0028](1)通过Sybyl
‑
X软件，将具有相同母体结构的系列煤炭浮选药剂分子在内部空间进行柔性叠合，并产生多种构象，将各种烷烃、羧酸、酯类等化合物产生的构象进行刚性叠
合，产生多个药效团模型，根据药效团模型的性能指标选取合适的药效团模型，其中药效团模型的性能指标为较低的Energy值，较高的Specificity、Sterics、H
‑
bond和Mol
‑
Qry值；
[0029](2)通过小浮沉试验获取1.3kg/cm3的低灰煤，并对获得的低灰煤进行芳香骨架、侧链等结构信息检测，结合检测的信息构建煤分子2D平面结构，采用ACD/CNMR predictor软件修正煤分子平面结构，利用Material Studio软件优化煤分子结构，获得煤3D分子最低能量构象；
[0030](3)通过Material Studio软件绘制具有本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种计算机辅助煤炭浮选药剂虚拟筛选与设计方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)通过Sybyl
‑
X软件，将具有相同母体结构的系列煤炭浮选药剂分子在内部空间进行柔性叠合，并产生多种构象，将各化合物产生的构象进行刚性叠合，产生多个药效团模型，根据药效团的性能指标选取合适的药效团模型；(2)通过小浮沉试验获取1.3kg/cm3的低灰煤，并对获得的低灰煤进行结构信息检测，结合检测的信息构建煤分子平面结构，采用ACD/CNMR predictor软件修正煤分子平面结构，利用Material Studio软件优化煤分子结构，获得煤3D分子最低能量构象；(3)通过Material Studio软件绘制具有相同母体结构的系列煤炭浮选药剂分子，将其与步骤(2)中优化后的煤分子共同构建药剂
‑
煤相互作用体系，对体系进行分子动力学模拟，并记录二者相互作用的位置；(4)利用Autodock软件，以步骤(3)中的作用位置为中心，构建一个正方体的活性口袋，用于药剂的虚拟筛选；(5)通过Sybyl
‑
X软件，将步骤(1)选取的药效团模型转化为三维提问结构，根据三维提问结构对有机化合物数据库进行初步筛选，获得符合提问结构的药剂分子；(6)通过Autodock软件对步骤(5)筛选出的药剂分子在步骤(4)获得的活性口袋区域进行分子对接，完成对有机化合物数据库的二次筛选的同时获得药剂
‑
煤活性位点的分子对接能量；通过分子对接能量大小对药剂分子进行排序，筛选能量较大的10～15种药剂分子；(7)对步骤(6)所筛选的药剂分子进行实验室单元浮选试验；然后对浮选结果进行数据处理，计算各浮选药剂对应的可燃体回收率，将可燃体回收率最高的药剂确定为模板分子；(8)以步骤(7)中获得的可燃体回收率作为各药剂分子的性能指标，采用最小二乘法构建三维定量构效关系模型；(9)通过留一法对步...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏阳超，邢耀文，桂夏辉，蘧鹏程，车涛，平原，许宝林，孟凡彩，肖有芬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：