Approches structure-propriété pour la prédiction des propriétés physico-chimiques des substances chimiques

Structure-property approaches for the prediction of physico-chemical properties of chemical substances

• Auteur / Autrice : Vinca Prana
• Direction : Carlo Adamo
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Chemoinformatique
• Date : Soutenance en 2013
• Etablissement(s) : Paris 6

Mots clés

Mots clés contrôlés

Peroxydes

Effets de la chaleur

QSAR (biochimie)

Résumé

Le règlement REACH nécessite l’évaluation, d’ici 2018, des propriétés physico-chimiques, toxicologiques et éco-toxicologiques des substances chimiques importées ou produites en Europe à plus d’une tonne par an. Compte-tenu du nombre de propriétés et de substances, le développement de méthodes prédictives alternatives à l’expérimentation pour l’obtention de ces propriétés est recommandé. L’objectif de cette thèse, intégrée dans le projet ANR PREDIMOL, était le développement de modèles QSPR (Quantitative Structure-Property Relationship) prédictifs pour la caractérisation des propriétés physico-chimiques des peroxydes organiques. Une base de données expérimentale relative aux propriétés explosives d’une centaine de peroxydes organiques a été identifiée mais les variations en termes de concentration et de diluants considérés n'ont pas permis le développement de modèles QSPR validés. A partir de l’élaboration d’une base de données expérimentale fiable et homogène contenant 38 peroxydes organiques, les premiers modèles QSPR multi-linéaires (MLR) validés en tenant compte des principes de l’OCDE pour la validation des modèles QSAR/QSPR ont été développés pour la prédiction de la chaleur et température de décomposition. Plusieurs jeux d’entraînement obtenus selon deux méthodes (par valeur de propriété ou par analyse en composantes principales) mais aussi différents types de descripteurs (constitutionnels, topologiques, géométriques ou quantiques) ont été utilisés pour le développement des modèles QSPR. Des modèles ont aussi été développés pour la densité et le point d’éclair.

The EU regulation REACH requires, before 2018, the evaluation of toxicological, eco-toxicological and physico-chemical properties of substances produced or imported for more than one ton per year in Europe. Taking into account the number of substances and properties the measurement of all the data is not realistic. Thus, the development of alternative predictive methods for the evaluation of the properties of substances was recommended. The objective of this thesis, integrated in the French PREDIMOL project, was the development of predictive QSPR models (Quantitative Structure-Property Relationship) of the characterization of physico-chemical properties of organic peroxides. An experimental database relative to the explosive properties of about a hundred organic peroxides was identified but the variations in terms of concentration and diluents did not allow the development of validated QSPR models. From the building of a reliable and homogeneous experimental database of 38 organic peroxides, the first validated multi-linear QSPR models according to the OECD principles for the validation of QSAR/QSPR models were developed for the prediction of the heat and the temperature of decomposition. Several training sets, obtained by different ways (property range or principal components analysis) and also various types of descriptors (constitutional, topological, geometrical or quantum chemical) were used for the development of the QSPR models. Models were also developed for the density and the flash point.