第二章 文獻回顧
2.3 QSAR
2.3.1 QSAR 簡介
QSAR (Quantitative Structure-Activity Relationship) 定量結構－
活性關係，是利用化學物質的物理或化學性質，使用化學物質的各種 物化參數來推測描述化學物質對生物體的影響，以便預測與了解化學 物質對生物體所造成的干擾程度，最早是被使用於藥物學，用以研究 發展具療效且副作用小的藥物，在 1970 年代被引入了環境工程的領 域中 [19]，使用於預測某有機化合物之急毒性。
利用化合物毒性作用機制所建立的 QSAR 模式會比依據化合物
的種類建立來得適當，這是因為同一類化合物所產生的不同的毒性機 制，會破壞QSAR 模式之品質。而對於毒性作用機制可大致分為兩大 類：一般性（general）及特異性（specific）。一般性主要指化合物並 非以特定位置對生物體造成攻擊，而是與生物體之細胞膜進行反應；
特異性則是針對生物體內某特定胞器進行攻擊，造成毒性。進ㄧ步分 類可見圖 2.2.1 之圖示，在下節中描述。
2.3.2 QSAR 之分類
有著良好的線性關係，一般所定義的基線毒性 (baseline toxicity) 就 是指非極性麻醉性化合物。極性麻醉性之化合物常會比非極性麻醉性 化合物活潑，包括了酚類與苯胺類等具有氫鍵給體（hydrogen bond donoracidity）特性的化合物。
Mode of toxic action
Narcosis (General) Reactive (Specific)
Non-polar
Central nervous system Seizure agents
年發表的醌類化合物對纖毛蟲之毒性實驗結果顯示，使用辛醇與水分 配係數 (log P)；氧化還原電位 (Emv)；或是親電性參數 (ELUMO) 皆 無法與毒性試驗數據得到良好的相關性，只有其中四個含甲基取代基 與一個含甲氧基取代基之對苯醌毒性試驗結果，可與氧化還原電位得 到不錯的相關性。其R2 值為 0.88。
由於醌的第二個毒性機制，與氧化還原電位有關，而細胞中可將 醌還原以致產生一連串活性氧化物之最有可能的酵素為
flavin-containing enzyme，因此同時考慮此類酵素與醌之氧化還原電 位，可發現當醌類化合物之一個電子氧化還原電位落在 -240~-170 E/mv 或是-50~25 E/mv 時，就可能經由一連串的氧化還原循環產生 活性氧化物 (ROS)，造成細胞傷害 [16]，因此 Schultz et al. [22] 選 用七種落在上述還原電位範圍內的萘醌對纖毛蟲作QSAR 分析，發 現以一個電子的氧化還原電位 (E/mv) 為參數時，可得到不錯的相關 性，R2為0.88。
而 Siraki 等人在 2004 年使用 14 種對苯醌衍生物所進行的小鼠肝 細胞毒性實驗 [6]，以親電性參數 EA 值，所得到之 QSAR 關係之 R2值為0.7，其中四甲基對苯醌為 outlier，進一步結合空間性參數 VOL 可提高其 R2值至0.86。
由於醌類化合物之機制複雜，雖文獻上已歸納出兩個主要機制，
但由於兩個機制可以同時並存，具親電性機制之醌類也可能會產生活 性氧化物，再加上對於不同生物物種，作用機制也不同，因此導致醌 類化合物不易得到成功的 QSAR。