автореферат диссертации по информатике, вычислительной технике и управлению, 05.13.18, диссертация на тему:Математические модели и программный комплекс предсказания энергетических характеристик органических соединений и процессов их радикального распада

Направахрукописи

Репин Андрей Анатольевич

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ И ПРОГРАММНЫЙ КОМПЛЕКС ПРЕДСКАЗАНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ОРГАНИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ И ПРОЦЕССОВ ИХ РАДИКАЛЬНОГО РАСПАДА

специальность 05.13.18 - математическое моделирование, численные методы и комплексы программ

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Тверь 2004

Работа выполнена на кафедре общей физики ГОУ ВПО "Тверской государственный университет"

Научный руководитель:

доктор химических наук, профессор Орлов Ю.Д.

Научный консультант:

кандидат физико-математических наук, доцент Туровцев В.В.

Официальные оппоненты: доктор физико-математических наук,

профессор Колдунов В. А.

доктор технических наук, профессор Богданов Ю. В.

Ведущая организация: Институт математических проблем биологии РАН

Защита диссертации состоится 28 мая 2004 г. в 14 часов Оо минут на заседании Диссертационного совета Д 212.263.04 в Тверском государственном университете по адресу: г. Тверь, ул. Желябова, 33, ауд. 52

С диссертацией можно ознакомиться в научной библиотеке ТвГУ.

Автореферат разослан 2Т апреля 2004 г.

Ученый секретарь

Диссертационного совета Д 212.263.04 доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Современное развитие технологических процессов, фундаментальных и прикладных исследований в отраслях энергетики, химической технологии, медицине, экологии невозможно без обеспечения количественной информацией о свойствах отдельных веществ и композиций. Для детального исследования и оптимизации технологических процессов, и осуществления целенаправленного синтеза веществ, обладающих заданными свойствами необходима информация об их энергетике. Она может быть получена путем термохимических расчетов на основании количественных данных об энтальпийных характеристиках веществ (продуктов и реагентов). Проблема автоматизации указанных расчетов является, несомненно, актуальной. Автоматизация этих расчетов возможна на основе разработки математических моделей представления процессов и их участников. Создание автоматизированной компьютерной системы освобождает специалиста от трудностей поиска и расчета множества необходимых количественных данных, а также позволяет адаптировать эту задачу для неспециалистов. Оно откроет возможности решения ряда важных задач в рамках глобальных проблем: энергетики, экологического мониторинга, здравоохранения, химического производства.

Не менее актуальным представляется решение и ряда конкретных задач по обозначенной проблеме. К ним относятся разработка оптимальных (для компьютерной реализации) математических моделей представления органических соединений и процессов их радикального распада. Действительно, существующие модели представления органических соединений созданы для специфических задач и плохо пригодны для моделирования процессов. Математические модели процесса радикального распада органических соединений ранее не разрабатывались.

Создание баз данных, включающих в себя модули автоматизированного расчетного прогнозирования отсутствующих величин, также является актуальной задачей в области информатизации научных исследований. В настоящей работе эта задача решена для базы термодинамических характеристик органических соединений.

Диссертация выполнена в соответствии с планом НИР Тверского государственного университета по направлению «Связь свойств веществ со строением молекул» (№ государственной регистрации 01.84.0085361).

Цель работы. Целью диссертационной работы является разработка математических моделей, алгоритмов и комплекса программ для автоматизированного прогнозирования энергетических свойств органических молекул и радикалов, а также энергий диссоциации химических связей в них.

В соответствии с целью были поставлены следующие ЗАДАЧИ:

• Разработка оптимальной (в рамках поставленной задачи) математической модели химических соединений и их компьютерного представления.

• Разработка алгоритмов выделения подструктур (структурных групп) и классифицированных структурных особенностей в химических соединениях (молекулах и радикалах) с

БИБЛМОТЕКА 3 СПстс»4т л /Л

ЛВ0С. ¡НЯЦМОП&ВДОДЯ: БИБЛИОТЕКА СПетер О» ПО/

щш

группового метода прогнозирования энтальпий образования органических соединений.

• Создание математической модели процесса радикального распада органических соединений и автоматизация на этой основе прогнозирования энергий диссоциации химических связей.

• Разработка графического интерфейса для ввода органических структур и представление их в виде, требуемом для их дальнейшего анализа и выполнения расчетов.

• Разработка программного комплекса прогнозирования и накопления энергетических свойств и энергий диссоциации химических связей органических соединений.

Результаты, выносимые на защиту:

1. Алгоритмы автоматизации аддитивно-группового подхода для расчета термодинамических свойств органических соединений.

2. Математическая модель процесса радикального распада органических соединений.

3. Алгоритмы моделирования реакций радикального распада и автоматизации расчетного предсказания энергий диссоциации химических связей в органических соединениях.

4. Графический интерфейс для ввода органических структур и представления их в виде модифицированной матрицы смежности

5. Программный комплекс предсказания энергетических свойств органических соединений и процессов их радикального распада.

Методы исследования. В диссертации использовались методы теории графов, методы вычислительной геометрии, методы построения реляционных баз данных.

Научная новизна данной работы определяется тем, что в ней впервые: в качестве математической модели органического соединения предложена модифицированная матрица смежности, содержащая всю необходимую информацию для последующего расчета свойств; предложена математическая модель процесса радикального распада органических соединений, заключающаяся в разделении модифицированной матрицы смежности реагента на две модифицированные матрицы смежности продуктов; разработаны и программно реализованы алгоритмы моделирования органических соединений (с детальным учетом специфики их строения) и реакций их радикального распада, а также новые алгоритмы расчета энергетических свойств (энтальпии образования) органических соединений и энергий диссоциации химических связей в них.

В результате внесен существенный вклад в развитие термодинамических баз данных, открывающий путь к оснащению их элементами искусственного интеллекта.

Достоверность результатов диссертации обеспечивается следующими положениями:

- отражением рассматриваемых реальных объектов и процессов предлагаемыми математическими моделями;

- полнотой описания расчетного аддитивно группового метода в рамках предложенных моделей и алгоритмов;

- надежностью аддитивно-группового метода, параметры, которого прокалиброваны по надежным экспериментальным данным;

- совпадениями рассчитываемых значений с экспериментальными (в пределах реальной погрешности последних), показанными при широких сопоставлениях соответствующих величин.

Практическая значимость работы определяется тем, что предложенные программы автоматизированного расчетного прогнозирования позволяют исследователю, в том числе неспециалисту в термодинамических расчетных методах, получать численные значения свойств органических радикалов и молекул, отсутствующих в базе экспериментальных данных. Такие значения необходимы для обоснования технологических решении, в том числе по целенаправленному синтезу (конструированию) веществ обладающих заданным комплексом свойств.

Апробация работы. Материалы диссертации докладывались на следующих конференциях: VIII, IX, и XI Региональные Каргинские чтения, Тверь 2001, 2002 и 2004 гг.; 8-я Всероссийская межвузовская научно-техническая конференция студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2001», Москва 2001 г.; 2-я и 3-я Всероссийская научно-техническая конференция «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий», Улан-Удэ 2001 и 2002 гг.; XIV Международная конференция по химической термодинамике. 1-5 июля 2002 г., Санкт-Петербург2002г.

Публикации. Материалы диссертации отражены в 11 публикациях, список которых приведен в конце автореферата. В работах выполненных в соавторстве, соискателю принадлежат: математические модели представления органических соединений и процессов их радикального распада; алгоритмы и программы автоматизации аддитивно-группового метода расчетного прогнозирования энтальпийных характеристик органических соединений и энергий диссоциации химических связей в них; разработка базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений.

Структура и объем диссертации. Работа состоит из введения, пяти глав, выводов, приложения и списка литературы. Диссертация изложена на 127-ми страницах, включает 13 рисунков, 5 таблиц, приложение. Список использованных источников содержит 71 наименование.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность, новизна и практическая значимость темы диссертации. Излагаются основные положения, выносимые на защиту, раскрывается структура работы, формулируется цель и задачи работы, намечены пути их решения.

В первой главе, с целью выбора оптимальных путей решения поставленной задачи, проводится обзор существующих методов расчета энтальпий

образования и энергий диссоциации химических связей органических соединений, а также известных из литературы способов компьютерного представления химических соединений.

На основании анализа предпочтение отдается аддитивно-групповому подходу. Приводятся различные приближения аддитивно-группового метода расчета энтальпий образования органических молекул и радикалов. Далее описываются компьютерные представления химических соединений в виде Z-матриц, линейных представлений (система линейных формул Висвессера), и представления базирующиеся на теории графов. Затем обсуждаются способы канонизации (приведение к единственно возможному представлению) химических структур. Показано, что для компьютерной реализации выбранных расчетных методов наиболее перспективным является представление, основанное на теории графов. В конце главы формулируется задача исследования - развитие модели представления химических структур в рамках теории графов, создание математической модели процессов распада органических соединений, создание алгоритмов и программ автоматизации представлений и расчетов.

Во второй главе на основании предложенной математической модели представления химических соединений, произведена автоматизация расчетов энтальпий образования органических соединений. В качестве модели выбран молекулярный граф, в котором вершинами являются атомы (за исключением атомов водорода), а ребрами - химические связи. В рамках теории графов предложена новая модификация способа представления химических структур - модифицированная матрица смежности (ММС), со специализированным использованием главной диагонали. На главной диагонали ММС (М) записывается код, несущий информацию об ¡-ом атоме (/ е 1,//, N - количество атомов, исключая водороды), недиагональные элементы равняются

к, если ьй и ^й атомы химически связаны, и 0, если связи нет. к принимает значения: 1 - одинарная связь, 2 - двойная связь, 3 - тройная связь, 4 - ароматическая.

Разработаны две разновидности кода представляемые двоичными 16-разрядными числами: код атома, и код его состояния (различные состояния атома в молекуле, различающиеся по типам химических связей атома и их количеству). Первый несет информацию о номере химического элемента в периодической таблице Менделеева (младшие 7 битов), количестве неспаренных электронов (2 бита), валентности (3 бита) и о количестве химически связанных с ним атомов водорода. Код состояния атома представляет идентификационный номер состояния атома (или функциональной группы), который выбирается по специальной таблице возможных состояний, и количество водородов с ним связанных.

Аддитивно-групповой метод расчета основан на аддитивности вкладов (инкрементов) А; структурных фрагментов (групп атомов). При этом величина экстенсивного свойства (например, энтальпии образования интересующей молекулы складывается из величин инкрементов структурных групп

ее составляющих. Нами использовано определение структурных групп в молекулах по Бенсону, когда структурной группой считается многовалентный атом вместе с его одновалентными лигандами. При этом вклады групп различаются в зависимости от ближайшего окружения, т. е. от вида состояния соседних многовалентных атомов. Помимо собственно вкладов А; вводятся так называемые поправки на отклонения от аддитивности: парные невалентные взаимодействия отдаленных групп (атомов) стерической или электростатической природы Д1К (А, о А.), напряжения циклов в циклических соединениях энергия сопряжения свободной валентности с электропами в сопряженных радикалах Е,. Для радикалов отдельно выделяют вклады, вносимые радикальными центрами (группа, содержащая свободные валентности), и учитывают зависимость вкладов от местоположения группы, определяемого по количеству химических связей между центральным атомом группы и радикальным центром. Разделяют радикальные {А,}к и молекулярные {А,}м вклады. С учетом этого можно записать следующее общее выражение для расчета в рамках групповой модели.

¿Н? +Ж)М +2>Ля+ЕА.к (А, А.)+ЕС+Е, (1)

Таким образом, автоматизация аддитивно-группового метода сводится к построению алгоритмов идентификации слагаемых (1) для конкретных соединений. Для этого разработан формат компьютерного представления структурных групп и поправок на отклонения от аддитивности в виде форматированной символьной строки. Ее формат основан на двухсимвольном представлении атома или функциональной группы (содержащей более одного многовалентного атома), при этом ее максимальная длина не превышает 18 символов. Первый символ обозначает спецификацию (0 -для молекул, 1 -для радикалов, 8 - для невалентных взаимодействий электроотрицательных атомов, 9 - для энергий сопряжения). Для молекул и радикалов 2-й и 3-й -код центрального атома, 4-й - количество атомов водорода химически связанных с центральным атомом, далее каждые два символа обозначают код соседних атомов (записанные по возрастанию). Для поправки на невалентные взаимодействия электроотрицательных атомов 2-й символ указывает спецификацию вклада (0 - для молекул, 1 - для радикалов), 3-й символ показывает расстояние (количество атомов) между электроотрицательными заместителями, 4-й и 5-й - код первого электроотрицательного атома, 6-й и 7-й - код второго электроотрицательного атома. Для энергий сопряжения 2-й и 3-й - 2-ой атом от свободной валентности, 5-й и 6-й - 1-й атом от свободной валентности или атом со свободной валентностью при сопряжении с электронами бензольного кольца, 7-й и 8-й — атом со свободной валентностью (при сопряжении с электронами бензольного кольца эти символы отсутствуют).

Для автоматического разбиения соединений на структурные фрагменты (группы) разработан тополого-групповой алгоритм фрагментации органических соединений, идея которого заключается в следующем. Строим ММС с

учетом состояния атомов (ММСС), заменяя элементы главной диагонали ММС на код состояния соответствующего атома. Состояние атома определяется по количеству и типу связей у него по соответствующей строке ММС. Для идентификации групп составляющих молекулу, поочередно рассматривается каждая строка ММСС (М). По элементу главной диагонали Шд определяется центральный атом группы. Значение ту показывает кратность связи, а индекс ] указывает на номер атома непосредственно с ним связанного. Таким образом, по элементам главной диагонали ту аналогично определяются элементы, составляющие окружение данной группы.

Распространение этого алгоритма на радикалы требует нахождения минимального количества связей от центрального атома определяемой группы до радикального центра. Для решения этой задачи предложено использовать матрицу расстояний (Б), в которой на недиагональных элементах (' Ф указываются расстояния (минимальное количество связей) между 1-м и ]-м атомами. Отметим, что термин матрица расстояний используется в значении, применяемом в теории молекулярных графов. Для построения Б разработан алгоритм, использующий «поиск в ширину». Суть алгоритма состоит в следующем. На первом шаге перебираем все недиагональные элементы МСС

лежащие выше главной диагонали. Так как, МСС симметрична относительно главной диагонали, то при Шц > 0 (1-й и ^й атомы химически связанные), полагаем = ¿1,1 = 1. Далее ищем атомы смежные с^м атомом. На следующих шагах определяем атомы расстояние между которыми 5 (2, 3,...). По недиагональным элементам ёу (к ф^ определяем)-ый атом, находящейся на расстоянии 8 - 1 от к-го атома. Далее ищем смежные атомы с ^ым атомом. Для этого перебираем элементы]-ой строки при = 1 и если расстояние от атома до атома еще не известно полагаем

Соответственно, выделение структурных групп в радикалах выполняется на основе тополого-группового алгоритма фрагментации органических соединений, с учетом указанного уточнения, по следующим правилам:

1. Создается матрица расстояний Б на основе ММСС;

2. Поочередно перебираются все диагональные элементы ММСС;

3. По Б определяется положение атома, представленного рассматриваемой строкой, относительно радикальных центров.

4. Если расстояние до свободной валентности больше 3, то формируется код структурной группы для молекул, иначе формируется код структурной группы для радикалов. При повторном формировании кода число соответствующих (т. е. одинаковых) групп увеличивается.

Из (1) вытекает, что необходимо автоматизировать нахождение поправок вносимых отклонениями от аддитивности. В соединениях с электроотрицательными заместителями (Б, С1, Бг, I, К02) необходимо учитывать их парные взаимодействия, которые зависят от расстояния (количество атомов) между ними. Их вклады в свойства молекул и радикалов различны. Для этого разработан алгоритм определения и учета этих поправок, идея его состоит в следующем. Сначала по коду элементов главной диагонали ММСС находим и запоминаем номера электроотрицательных заместителей. Так как необхо-

димо учитывать парные взаимодействия, дальнейшее выполнение имеет смысл, если имеется два и более электроотрицательных заместителей. Затем находим все неповторяющиеся пары. По матрице расстояний Б определяется количество связей между атомами представленными номерами электроотри-дательных заместителей, определяется тип взаимодействия и строится код соответствующей поправки Аис(А,оА„): две связи - К = 1, три связим -К = 2, четыре связи — К = 3, пять связей - К = 4, иначе - взаимодействия между данными заместителями отсутствует. При этом, если хотя бы один из элементов пары находится на расстоянии менее 3 связей от радикального центра, то данная поправка относится к радикалам, иначе к молекулам.

В радикалах, согласно (1), необходимо автоматически находить поправки на энергию стабилизации сопряжения электронов в ненасыщенных соединениях со свободной валентностью. Для этого находятся подструктуры, состоящие из радикального центра, связанного одинарной связью с бензольным кольцом или парой атомов, имеющих двойную или тройную связь. Определение этих подструктур осуществляется по алгоритму, идея которого состоит в следующем. Вначале по кодам элементов главной диагонали ММСС (М) определяем и запоминаем номера г радикальных центров. Далее для каждого радикального центра с номером г по г-ой строке ММСС ищутся атомы, связанные с радикальным центром одинарной связью (тл^ I). Если такие существуют, то по недиагональным элементам к-й строки (ш^) определяем ^й атом связанные с к-м двойной, тройной или бензольной связью В случае обнаружения искомых подструктур составляются коды поправок.

Исходя из ММС, по выше представленным алгоритмам определяются структурные группы и отклонения от аддитивности, входящие в исследуемое органическое соединение, и калькуляцией соответствующих им вкладов и поправок рассчитывается энтальпия образования данного соединения.

В третьей главе описывается математическая модель процесса радикального распада и на ее основе алгоритмы прогнозирования энергий диссоциации химических связей органических соединений.

Исходя из традиционного определения энергии диссоциации связи

как энтальпии реакции

ее расчетное прогнозирование строится на нахождении энтальпий образования продуктов и реагентов. В свою очередь, величины рассчитываются в рамках аддитивно-группового подхода. Решение этой задачи сводится к математическому моделированию продуктов реакции (3) из представленной молекулы и указанной разрываемой связи по средствам следующего алгоритма.

Для моделирования разрыва указанной связи между 1-м и ^м атомами, элементы тч и т^ ММС (М) зануляются, а коды элементов т„ и изменяются согласно внесению в соответствующие разряды информации о наличие неспаренных электронов. В результате измененная таким образом ММС представляет несвязный граф. При этом связные подграфы описывают продукты реакции (3). На основании анализа измененной ММС молекулы определяются номера атомов входящие в каждый радикал. Для этого нами был разработан алгоритм определения номеров атомов выделенной химической структуры. Применение данного алгоритма позволяет по номеру любому атома (в данном случае, по атому со свободной валентностью) искомого соединения выявить номера атомов входящих в один из полученных радикалов и упорядочить их по возрастанию. Данный алгоритм аналогичен алгоритму построения матрицы расстояний Б. Только в случае использования его для несвязных графов, вершины, принадлежащие несвязным подграфам, будут недостижимы. Совокупности атомов (и соответствующих им номеров) достижимых от радикальных центров ( или ) и составляют соответствующий радикал.

Используя полученные номера атомов каждого радикала, строятся матрицы смежности радикалов по следующему правилу. Если радикал представлен атомами с номерами то матрица смежности данного радикала примет вид, соответствующий формуле (4).

Элементы данной матрицы переносятся из элементов изменённой ММС исходной молекулы.

Особый подход применяется при рассмотрении связей с участием атома водорода, т.е. К-И. Это связано с тем, что в базовом алгоритме связи К-И фактически не рассматриваются, т.к. учет атомов Н осуществляется в кодах элементов главной диагонали. В данном случае матрица смежности радикала К* отличается от матрицы смежности молекулы КИ только тем, что атом, от которого отрывают Н, помечается как радикальный, изменяется код соответствующего элемента главной диагонали. Отметим, что атомы водорода соединенные с одним и тем же многовалентным атомом полагаются нами эквивалентными, и значения Б(К-И) соответствующих связей будут равны.

По ММС реагента и полученным ММС продуктов реакции (3) определяем их энтальпии образования Далее согласно (2) находим энергию диссоциации химической связи Б(Л,-Л3)

В четвертой гласе описывается разработка интерфейса для построения графического изображения химических соединений (редактора структурных формул) и перевода его в топологическое представление (ММС).

В качестве изображения химического соединения выбрана структурная формула, как наиболее простой и распространенный способ представления химических структур на плоскости. Она рисуется из атомов, символами химических элементов, химических связей между ними, в виде отрезков для одинарных связей или комбинации параллельных отрезков для двойных и тройных, и бензольных колец представленных правильными шестиугольниками с вписанными в них окружностями. Элементы структурных формул подразделены на атомы, связи и бензольные кольца.

Для визуального отображения каждого составляющего элемента структурной формулы и хранения характеризующей его информации созданы типы записей. При этом в записи для атома дается его символ, который отображается на экране; номер (по периодической таблице Менделеева); координаты изображения атома в системе связанной с окном приложения; валентность; количество неспаренных электронов; количество химически связанных с ним атомов водорода; число, показывающие наличие бензольных связей у атома. Запись для химической связи составляется из трех элементов: два - указатели на записи атомов ее образующих, третий - ее тип. Запись бензольного кольца задается массивом из 6 указателей на записи его атомов и специального указателя для координат вписываемой окружности.

При создании изображения элемента структурной формулы одновременно создается запись ему соответствующая.

Разработанный редактор структурных формул имеет 4 режима работы: рисования, стирания, выбора и изменения. Построение изображения (режим рисования) структурной формулы выполняются выбором отображаемого элемента из заданного набора атомов (С, N S, О, F, О, I, Вг), связей (1 - одинарная, 2 - двойная, 3 - тройная) и шаблона бензольного кольца (Аг). При этом осуществляется проверка на наложение атомов и бензольных колец. Для последних реализована функция их сопряжения (изображения конденсированных бензольных структур). Связи строятся между указанными атомами. При этом осуществляется автоматическая проверка возможности их существования. Также определяется автоматически количество атомов водорода химически связанных с каждым атомом. При этом имеется два режима: визуализация атомов водорода и их скрытие. В редакторе предусмотрена возможность изображения сразу нескольких соединений. Выделение одного из них выполняется в режиме выбора с помощью курсора, а реализация действия (ввод структурной информации, осуществление поиска по ней, расчет энергии диссоциации выбранной связи и др.) командой «выполнить». В режиме стирания выполняется удаление связей или атомов. В режиме изменения дается возможность изменять тип атома, его валентность, если он с переменной валентностью, изменять количество неспаренных электронов, тип связи.

Дальнейшее использование информации, введенной через редактор структурных формул, требует представления ее в виде матрицы смежности. После выбора химической структуры и активизации команды «выполнить», запускается процедура построения соответствующей ММС. Эта процедура

основана на следующем алгоритме. По количеству записей в списке атомов определяется размерность ММС (М). В элементы главной диагонали записывается код атома, который формируется из указанных выше данных записи для ьго атома. Недиагональные элементы ш^ первоначально заполняются нулями, далее при просмотре записей го списка связей через указатели на записи атомов определяется номера атомов образующие эти связи и в элементы ММС записывается порядки этих связей. Аналогично

строятся ММС для других структур. Полученная ММС используется далее для выполнения требуемых расчетов.

В пятой главе описывается реализация предложенных математических моделей и алгоритмов в программном комплексе прогнозирования энергетических свойств органических соединений и процессов их радикального распада, а также разработанная база данных по термодинамическим свойствам органических веществ, сопряженная с указанным комплексом.

В начале описываются существующие базы данных по энтальпиям образования, энтропиям, теплоемкостям для органических интермедиатов энергиям диссоциации связей органических соединений, представленные на бумажных носителях (справочные издания, монографии), и делается их анализ. Далее анализируются электронные базы термодинамических данных для органических соединений. Подробно описывается база термодинамических данных Национального института стандартов и технологий США (Ш8Т).

Далее представлена концепция базы термодинамических данных нового поколешм. Она заключается в оснащении базы данных автоматизированными средствами расчетного предсказания значений необходимой характеристики.

Рис.1. Общая схема базы данных термодинамических характеристик органических соединений.

В ходе разработки программного комплекса были поставлены и решены задачи проектирования электронной базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений. Разработка произведена в СУБД Oracle. В комплекс вошли программы: ввода-вывода информации о химических структурах органических соединений, по их термодинамическим свойствам, по сопутствующим и библиографическим сведениям; программы поиска термодинамических данных по названиям веществ, их брутто-формуле, структуре, библиографическим данным; а также программы прогнозирования энтальпий образования органических соединений и энергий диссоциации химических связей в них.

В ходе проектирования электронной базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений рассмотрена инфологическая модель «сущность-связь», реляционная модель, переход от ER-модели к реляционным схемам и датологическое проектирование реляционных баз данных. На основании этого выбраны подходы к решению поставленной задачи. Далее проведен системный анализ предметной области, проектируемой базы данных. На его основе разработана инфологическая модель, представленная в виде ER-диаграмм.

Общая структура базы данных представлена на рисунке 1. В ней можно выделить три составляющие. Это непосредственно термодинамические данные для органических молекул и интермедиатов (Рисунок 2), библиографи-

ческая информация (Рисунок 3) и данные, обеспечивающие функционирование расчетных методов на базе аддитивно-группового подхода (Рисунок 4).

Группа

Рис. 2. RE-диаграмма блока термодинамических данных.

ЕК-диаграмма, представленная на рисунке 2, также поясняет описанный ранее многофакторный поиск информации, реализованный в программе. В системе анализа данных по библиографической информации (рисунок 3), поиск осуществляется по фамилии любого из соавторов, названию монографии, статьи или тезисов, названию журнала, году издания.

Рис 3. RE-диаграмма блока библиографических данных.

Последняя составляющая базы данных (рисунок 4) содержит и выдает значения вкладов (инкрементов) для расчетного предсказания термодинамических характеристик органических соединений в рамках аддитивно-группового метода.

С!3_Счепик группы^^

Термодинамическая характеристика

Рис. 4. КЕ-диаграмма блока структурных групп.

Осуществление расчетного прогнозирования выполняется в три этапа.

1. Ввод структурной формулы органического соединения с дальнейшим созданием ММС.

2. Определение структурных групп составляющих данное органическое соединение.

3. Расчет искомых характеристик органических соединений по сумме вкладов выделенных в них структурных групп и поправок, значения которых берутся из базы данных.

Рис 5. Блок-схема программы расчета энтальпий образования.

Рис. 6. Блок-схема программы расчета энергий диссоциации химической связей.

Действия для выполнения расчетного предсказания энтальпии образования органического соединения приведены на рисунке 5. Порядок действий

для выполнения расчетного предсказания энергии диссоциации химической связи приведен на рисунке 6. Ввод структурной формулы производится при помощи графического редактора структурных формул.

В приложении приведен текст программы создания электронной базы данных на языке SQL. Здесь также представлены таблицы сравнения рассчитанных значений энтальпий образования радикалов и энергий диссоциации связей с экспериментальными. Всего рассмотрено 65 примеров для энтальпий образования углеводородных радикалов различного строения и 72 примера для энергий диссоциации связей. Отклонения рассчитанных величин от экспериментальных, как правило, не выходят за рамки доверительных интервалов соответствующих экспериментальных данных.

ВЫВОДЫ

1. Для компьютерного представления химических соединений предложена в качестве математической модели модифицированная матрица смежности, содержащая на главной диагонали всю необходимую информацию об атомах и на недиагональных элементах информацию о химических связях в данном соединении. Разработаны компьютерные форматы представления структурных групп, а также специфических особенностей строения соединения дающих вклады (отклонения от аддитивности) их свойства: электростатических взаимодействий, сопряжения свободной валентности, влияния радикального центра.

2. Созданы алгоритмы тополого-групповой фрагментации органических соединений (молекул, радикалов и др.), формирующие на анализе модифицированной матрицы смежности, представления структурных групп в

. предложенном формате. Созданы также алгоритмы выявления и учета указанных особенностей строения (отклонений от аддитивности).

3. Разработаны алгоритмы и программы автоматизированного расчета в рамках аддитивно-группового метода энергетических характеристик молекул и свободных радикалов.

4. На основе предложенного алгоритма компьютерного моделирования реакции радикального распада органических соединений разработана программа автоматизированного расчета энергии диссоциации химических связей.

5. Разработан графический интерфейс для ввода органических соединений (редактор структурных формул) и перевода этих графических образов в модифицированные матрицы смежности для дальнейшего использования в выполняемых расчетах.

6. Разработана инфологическая модель базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений, датологическая модель которой реализована на СУБД Oracle. Структура данной базы данных позволяет осуществлять поиск информации по названиям (включая синонимы) органических соединений, брутто формулам, структурной информации, библиографическим данным.

7. Предложенные математические модели, алгоритмы и программы реализованы в программном комплексе базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений, включающий автоматизированный модуль расчетного прогнозирования свойств. Проведены широкие сопоставления рассчитанных значений с экспериментальными, отмечено их удовлетворительное согласие.

Результеты диссертационных исследований в целом обеспечили возможность автоматизированного компьютерного прогнозирования энергетических свойств органических молекул и радикалов, а также энергий диссоциации химических связей в них.

Основные положения и результаты диссертационной работы изложены в следующих публикациях:

1. Репин А.А., Орлов Ю.Д. Тополого-групповой алгоритм фрагментации органических соединений. // Ученые записки Тверского государственного университета. - Тверь: ТвГУ, 1999. - Т. 5. - С. 102 - 105.

2. Репин А.А., Орлов Ю.Д. Алгоритм автоматизации расчёта энергий диссоциации связей. // Ученые записки Тверского государственного университета. - Тверь: ТвГУ, 2000. - Т. 6. - С. 78 - 81.

3. Репин А.А., Осин В.Н. Концепция создания автоматизированных баз термохимических данных нового поколения // Тез. докл. VIII Региональные Каргинские чтения. Обл. науч.-техн. конф молодых ученых «Химия и химическая технология» - Тверь: ТвГУ, 2001. - С. 35.

4. Репин А.А., Осин В.Н. Разработка автоматизированной базы термодинамических данных с элементами искусственного интеллекта // Тез. докл. 8-й Всеросс. межвуз. науч.-техн. конф. студентов и аспирантов «Микроэлектроника и информатика - 2001». - 2001 М.: МИЭТ, 2001. - С. 219.

5. Осин В.Н., Репин А.А., Орлов Ю.Д. Информационно-прогнозирующая система по энергиям диссоциации химических связей в органических соединениях // Материалы 2-й Всеросс. науч.-техн. конф. «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий». -Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2001. - С. 216 - 220.

6. Репин А.А. Программа автоматизированного расчетного предсказания энтальпий образования органических молекул и радикалов // Тез. докл. IX Региональные Каргинские чтения. Обл. науч.-техн. конф. молодых ученых «Химия и химическая технология». - Тверь: ТвГУ, 2002. -С. 38.

7. Репин А.А., Осин В.Н. Туровцев В.В., Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А Создание автоматизированной базы данных по термодинамическим свойствам органических интермедиатов. // Тез. докл. XIV Междунар. конф. по химической термодинамике. - Санкт-Петербург: НИИХ СПбГУ, 2002. -С. 481-482.

8. Туровцев В.В., Репин А.А., Скобин П.А., Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А. Энергетика и термохимические свойства сопряженных азот-кислородсодержащих органических свободных радикалов. // Тез. докл. XIV Между-

нар. конф. по химической термодинамике. — Санкт-Петербург: НИИХ СП6ТУ,2002.-С. 120.

9. Репин А.А., Туровцев В.В., Орлов Ю.Д. Разработка и реализация элементов искусственного интеллекта для баз термодинамических данных нового поколения. // Материалы 3-й Всеросс. науч.-технич. конф. «Теоретические и прикладные вопросы современных информационных технологий». - Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ, 2002. - С. 220-223.

10. Репин А.А., Туровцев В.В., Орлов Ю.Д. Разработка автоматизированной базы термодинамических данных с элементами искусственного интеллекта. // Программные продукты и системы. - 2002. - №3. — С. 34-38.

11. Репин А.А. Инфологическая модель базы термодинамических данных нового поколения. // Тез. докл. XI Региональные Каргинские чтения. Областная науч.-техн. конф. молодых ученых «Химия, технология и экология». - Тверь: ТвГУ, 2004. - С.57.

Подписано в печать 22.04.2004 Формат 60x84 1/16. Усл. печ. л.м 1,5 Тираж 70 экз. Заказ № 201 ООО "Пирамида XXI" 170000, г. Тверь, б-р Радищева, 11

»-9177

Оглавление.

Введение.

Глава 1. Методы расчета энтальпий образования и энергий диссоциации связей органических молекул и радикалов. Компьютерное представление химических соединений.

1.1. Методы расчета энтальпий образования и энергий диссоциации связей органических соединений.

1.2. Аддитивно-групповой подход.

1.3. Компьютерное представление органических соединений.

1.3.1. Z-матрица.

1.3.2. Линейные представления.

1.3.3. Представления, основанные на использовании методов теории графов.

1.3.4. Канонизация представления химических структур.

1.4. Постановка задачи.

Глава 2.Математическая модель компьютерного представления органических соединений. Алгоритмы автоматического прогнозирования энтальпии образования органических молекул и радикалов.

2.1. Молекулярный граф.

2.2. Модифицированная матрица смежности.

2.2.1. Код диагонального элемента.

2.2.2. Состояния атомов.

2.2.3. Матрица смежности с учетом состояний атомов.

2.3. Компьютерное представление структурных групп.

2.4. Тополого-групповой алгоритм фрагментации органических соединений.

2.4.1. Фрагментация молекул на структурные группы.

2.4.2. Фрагментация радикалов на структурные группы.

2.5. Математические модели учета отклонений от аддитивности.

2.5.1. Парные невалентные взаимодействия электроотрицательных заместителей.

2.5.2. Сопряжение тс-электронов в ненасыщенных радикалах со свободной валентностью.

Современное развитие технологических процессов, фундаментальных и прикладных исследований в отраслях энергетики, химической технологии, медицине, экологии невозможно без обеспечения количественной информацией о свойствах отдельных веществ и композиций. Для детального исследования и оптимизации технологических процессов и осуществления целенаправленного синтеза веществ, обладающих заданными свойствами необходима, информация об их энергетике. Она может быть получена путем термохимических расчетов на основании количественных данных об энтальпийных характеристиках веществ (продуктов и реагентов). Проблема автоматизации указанных расчетов является, несомненно, актуальной. Автоматизация этих расчетов возможна на основе разработки математических моделей представления процессов и их участников. Создание автоматизированной компьютерной системы освобождает специалиста от трудностей поиска и расчета множества необходимых количественных данных, а также позволяет адаптировать эту задачу для неспециалистов. Оно откроет возможности решения ряда важных задач в рамках глобальных проблем: энергетики, экологического мониторинга, здравоохранения, химического производства.

Не менее актуальным представляется решение и ряда конкретных задач по обозначенной проблеме. К ним относятся разработка оптимальных (для компьютерной реализации) математических моделей представления органических соединений и процессов их радикального распада. Действительно, существуюнще модели представления органических соединений созданы для специфических задач и плохо пригодны для моделирования процессов. Математические модели процесса радикального распада органических соединений ранее не разрабатывались.

Создание баз данных, включающих в себя модули автоматизированного расчетного прогнозирования отсутствующих величин, также является актуальной задачей в области информатизации научных исследований. В настоящей работе эта задача решена для базы термодинамических характеристик органических соединений.

Целью диссертационной работы является разработка математических моделей, алгоритмов и программного комплекса для автоматизированного прогнозирования энергетических свойств органических молекул и радикалов, а также энергий диссоциации химических связей в них. В соответствии с целью были поставлены следующие задачи:

• Разработка оптимальной (в рамках поставленной задачи) математической модели химических соединений и их компьютерного представления.

• Разработка алгоритмов выделения подструктур (структурных групп) и классифицированных структурных особенностей в химических соединениях (молекулах и радикалах) с целью автоматизации аддитивно-группового метода прогнозирования энтальпий образования органических соединений.

• Создание математической модели процесса радикального распада органических соединений и автоматизация на этой основе прогнозирования энергий диссоциации химических связей.

• Разработка графического интерфейса для ввода органических структур и представление их в виде, требуемом для их дальнейшего анализа и выполнения расчетов.

• Разработка программного комплекса прогнозирования и накопления энергетических свойств и энергий диссоциации химических связей органических соединений.

Научная новизна данной работы определяется тем, что в ней впервые, в качестве математической модели органического соединения, предложена модифицированная матрица смежности, содержащая всю необходимую информацию для последующего расчета свойств; предложена математическая модель процесса радикального распада органических соединений, заключающаяся в разделении модифицированной матрицы смежности реагента на две модифицированные матрицы смежности продуктов; разработаны и программно реализованы алгоритмы моделирования органических соединений (с детальным учетом специфики их строения) и реакций их радикального распада, а также новые алгоритмы расчета энергетических свойств (энтальпии образования) органических соединений и энергий диссоциации химических связей в них.

В результате, внесен существенный вклад в развитие термодинамических баз данных, открывающий путь к оснащению их элементами искусственного интеллекта.

Практическая значимость работы определяется тем, что предложенные программы автоматизированного расчетного прогнозирования позволяют исследователю, в том числе неспециалисту в термодинамических расчетных методах, получать численные значения свойств органических радикалов и молекул, отсутствующих в базе экспериментальных данных. Такие значения необходимы для обоснования технологических решений, в том числе по целенаправленному синтезу (конструированию) веществ, обладающих заданным комплексом свойств.

Достоверность результатов диссертации обеспечивается следующими положениями:

- отражением рассматриваемых реальных объектов и процессов, предлагаемых математическими моделями;

- полнотой описания расчетного аддитивно-группового метода, в рамках предложенных моделей и алгоритмов;

- надежностью аддитивно-группового метода, параметры, которого прокалиброваны по надежным экспериментальным данным;

- совпадениями рассчитываемых значений с экспериментальными (в пределах реальной погрешности последних), показанными при широких сопоставлениях соответствующих величин.

Основные результаты и выводы

1. Для компьютерного представления химических соединений предложена в качестве математической модели модифицированная матрица смежности, содержащая на главной диагонали всю необходимую информацию об атомах и, на недиагональных элементах, информацию о химических связях в данном соединении. Разработаны компьютерные форматы представления структурных групп, а также специфических особенностей строения соединений, дающих вклады (отклонения от аддитивности) в их свойства: электростатических взаимодействий, сопряжения свободной валентности, влияния радикального центра.

2. Созданы алгоритмы тополого-групповой фрагментации органических соединений (молекул, радикалов и др.), формирующие на анализе модифицированной матрицы смежности представления структурных групп в предложенном формате. Созданы также алгоритмы выявления и учета указанных особенностей строения (отклонений от аддитивности).

3. Разработаны алгоритмы и программы автоматизированного расчета в рамках аддитивно-группового метода энергетических характеристик молекул и свободных радикалов.

4. На основе предложенного алгоритма компьютерного моделирования реакции радикального распада органических соединений разработана программа автоматизированного расчета энергии диссоциации химических связей.

5. Разработан графический интерфейс для ввода органических соединений (редактор структурных формул) и перевода этих графических образов в модифицированные матрицы смежности для дальнейшего использования в выполняемых расчетах.

6. Разработана инфологическая модель базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений, датологическая модель которой реализована на СУБД Oracle. Структура данной базы данных позволяет осуществлять поиск информации по названиям (включая синонимы) органических соединений, брутто формулам, структурной информации, библиографическим данным. 7. Предложенные математические модели, алгоритмы и программы реализованы в программный комплекс базы данных по термодинамическим свойствам органических соединений.

5.6. Заключение

Разработанный программный комплекс предсказания энергетических характеристик органических соединений и процессов их радикального распада позволяет прогнозировать значения энтальпий образования органических соединений с точностью определяемой погрешностью экспериментальных данных. Для молекул средняя погрешность не превышает ±2 кДж/моль, для радикалов - ±8 кДж/моль.

Комплекс программно совмещен с разработанной базой данных по термодинамическим свойствам органических соединений.

1. Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А. // Журн. хим. термодин. и термохим. 1992. Т. 1.N2.-C. 131-142.

2. Орлов Ю.Д. Расчет параметров уравнения Аррениуса реакций термической диссоциации многоатомных молекул в газовой фазе. / Дисс. . канд. физ.-мат. наук. -Калинин, 1984.

3. Francisco J.S., Montgomery J.A. Theoretical studies of the energetic of radicals. //Energetics of organic free radicals./ Ed. J.Simoes, A. Greenberg, J. Liebman. -L.: Blackie Academic & Professional, 1996. -P. 110-149.

4. Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А., Сайфуллин И.Ш. Термохимия органических свободных радикалов. М.: Наука. 2001. - 304 е., ил.

5. Franklin J.L. // J. Chem. Phys. 1953. Vol. 21. N 11. -P. 2029.

6. O'Neal H.E., Benson S.W. // Int. J. Chem. Kinet. 1969. V. 1.N2.-P.221.

7. O'Neal H.E., Benson S.W. // Free Radicals /Edit. K.Kochi. V. 2. -Z., N.-Y.: Wiley, 1973. -P. 275.

8. Папулов Ю.Г. // Докл. АН СССР. 1962 Т. 143. № 6. С. 1395.

9. Папулов Ю.Г. // Свойство веществ и строение молекул. -Калинин: КГУ, 1974. -С. 3.

10. Папулов Ю.Г., Смоляков В.М. Физические свойства и химическое строение. -Калинин: КГУ, 1981. -С. 88.

11. И.Витвицкий А.И. //Успехи химии. 1971. Т. 40, № 10. -С. 1879-1981.

12. Luria М., Benson S.W. // J. Amer. Chem. Soc. 1975. Vol. 97, N 12. -P. 3342-3345.

13. Смоленский E.A., Кочарова Л.В. // Докл. АН СССР. 1977. Т. 239, № 1. -С. 135.

14. Воеводский В.В. // Докл. АН СССР. 1951. Т. 79, № 3. -С. 455.

15. Веденеев В.И. // Докл. АН СССР. 1957. Т. 114, № 3. -С. 571.

16. Сабо З.Г. // Химическая кинетика и цепные реакции / Под ред. В.Н. Кондратьева. -М.: Наука, 1976. -С. 46.

17. Истомин Б.И. //Реакц. способность орган, соединений. 1974. Т. 11, № 1.-С. 157.

18. Магарил Р.З. //Журн. физ. химии. 1990. Т. 65, №6. -С. 1569-1573.

19. Каралетьянц М.Х. Методы сравнительного расчета физико-химических свойств. -М.: Наука, 1965. -С. 403.

20. Пумаль А.П. // Журн. физ. химии. 1956. Т. 30, № 1. -С. 172.

21. Степанян А.Е., Папулов Ю.Г., Краснов Е.П., Кураков Г.А. Высокомолекулярные соединения. 1972. Т. 14, № 10. -С. 2033.

22. Benson S.W. Termochemical Kinetic. 2 nd ed. -N.-Y.: Wiley, 1976.

23. Барон P., Шанон M. Компьютерное планирование органического синтеза. В кн: ЭВМ помогает химии. / Под ред. Г. Вернена, М. Шанона — Л.: Химия, 1990. — С. 11-83.

24. Кларк Т. Компьютерная химия: -М.: Мир, 1990. -383 с.

25. Smith E.G., Becker P.A. The Wisswesser Line Formula Chemical Notation. -L.: Cherry Hill, 1976.

26. Поролло A.A. Компьютерное моделирование термического распада нитросоединений: Дисс. . канд. хим. наук. -Йошкар-Ола: МарГУ, 1999.-С. 9-12.

27. Bersohn М. A Sum Algorithm for Numbering the Atoms of a Molecule. -Comput. Chem., 1978, Vol. 2, P. 113-116.

28. Bersohn M., Esack A. A Canonical Connection Table Representation of Molecular Structure. Chemica Scripta, 1974, Vol. 6, P. 122-128.

29. Татевский В. M. Классическая теория строения молекул и квантовая механика. -М.: Химия, 1973.

30. Фаерштейн М. Г. Возникновение и развитие классического учения о валентности // Развитие учения о валентности. -М.: Химия, 1977. С. 32-71.

31. Применение теории графов в химии. Новосибирск: Наука, 1988. С. 10-25.

32. Кормен Т., Лейзерсон Ч., Ривест Р. Алгоритмы: построение и анализ. -М.: МЦНМО, 2001. -с. 960

33. Лебедев Ю.А., Мирошниченко Е.А., Кнобель Ю.К. Термохимия нит-росоединений. -М.: Наука, 1970. -с.168

34. Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А. // Журн. физич. химии. 1991. Т. 65. N 2. С. 289-300.

35. Нонхибел Д., Уолтон Дж. Химия свободных радикалов. -М.: Мир. 1977.

36. КотреллГ. Прочность химических связей. -М.: Издатинлит, 1956.

37. Веденеев В.И., Гурвич Л.В., Кондратьев В.Н., Медведев В.А., Франке-вич Е.Л. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. -М.: Изд. АН СССР, 1962.

38. Гурвич Л.В., Карачевцев Г.В., Кондратьев В.Н., Лебедев Ю.А., Медведев В.А., Потапов В.К., Ходеев Ю.С. Энергии разрыва химических связей. Потенциалы ионизации и сродство к электрону. -М.: Наука, 1974.

39. Мортимер Ч. Теплоты реакций и прочность связей. -М.: Мир, 1964.

40. Kerr J.A. // Chem. Rev. 1966. V. 66. N 5. P. 465.

41. Egger K.W., Cocks A.T. // Helv. Chim. Acta. 1973. V. 56, N 5. P. 1516.

42. McMillen D.F., Golden D.M. // Ann. Rev. Pbys. Chem. 1982. V. 33. P. 493.

43. Kerr J.A., Tortman-Dickenson A.F. Handbook of chemistry and physics. -Florida: CRC Press. P.F, 1981.-P. 180.45 .Kerr J.A., In: Handbook of chemistry and physics. -Florida: CRC Press, 1995-1996.

44. Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А. // V Всесоюзная конференция по термодинамике органических соединений. Тезисы докладов. Куйбышев. 1987. С. 1.

45. Орлов Ю.Д., Лебедев Ю.А. // Термодинамика химических соединений. Горький. 1988. С. 84.

46. Ю. Д. Орлов, Ю. А. Лебедев, Л. Г. Менчиков, О. М. Нефедов // Изв. АН, Сер. хим., 1997, С. 57.

47. Ю.Д. Орлов, Р.Х. Зарипов, Ю.А. Лебедев // Изв. АН, Сер. хим., 1998, С.637.

48. Ю.Д. Орлов, Р.Х. Зарипов, Ю.А. Лебедев // Изв. АН, Сер. хим., 1998, С. 643

49. Ю.Д. Орлов, Ю.А. Лебедев // Изв. АН, Сер. хим., 1999, С. 286

50. Руководство для публикации данных по термодинамике, подготовленное ИЮПАК // Журн. физ. химии. 1973. Т. 47. С. 2459.

51. ТахистовВ.В. Органическая масс-спектрометрия. -Л.: Наука. 1990.

52. Термодинамические свойства индивидуальных веществ / Под ред. Глушко В.П., Т. 2. -М.: Наука. 1979.

53. Dorofeeva O.V., Gurvich Z.V. // Thermochim. Acta. 1992. V. 197. P. 53.

54. Cohen N. //J. Phys. Chem. 1992. V. 96. P. 9052.

55. Krestov Al.G., Lebedev Yu.A., Ocheretovyj AS. Orlov Yu.D. // 13 Th IUPAC conference on chemical thermodynamics. Clermont-Ferrand. France. My. 17-22. 1994. P. 330-331.

56. Иориш B.C. Компьютерные методы расчета статистических сумм молекул и систематизации данных о термодинамических свойствах индивидуальных веществ. Дисс. . докт. хим. наук. -М.: МГУ, 1995.

57. NIST Chemistry WebBook, NIST Standard Reference Database Number 69 (http ://webbook.nist. gov).

58. Stein S.E., Brown R.L. Structures andPropeties Group Additivity Model in NIST Chemistry WebBook. NIST Standard Reference Database Number 69, Eds. Linstrom P.J. Mallard W.G., March 2003, National Institute of

59. Standards and Technology, Gaithersburg MD, 20899 (http://webbook.nist. gov).

60. ReidR.C., Prausnitz J.M., Poling B.E. The Properties of Gases and Liquids, 4th Ed. -McGraw-Hill Book Company, 1987.

61. Lyman W.J., Reehl W.F., Rosenblatt D.H. Handbook of Chemical Property Estimation Methods. Environmental Behavior of Environmental Compounds. -McGraw-Hill Book Company, 1982.

62. Pedley J.B., Naylor R.D., Rylance S.P., Thermochemical Data of Organic Compounds. -Chapman and Hall, 1986.

63. CHEMDATA. Chem Properties and Data Cluster (Numeric Data), http ://www. csti.yar.ru/www/websost/stn/level21 .htm.

64. Дейт, К., Дж. Введение в системы баз данных, 7-е издание.: Пер. с англ. -М.: Издательский дом "Вильяме", 2001. -1072 с.

65. Гарсия-Молина Г., Ульман Дж.Д., Уидом Дж. Системы баз данных. Полный курс. : Пер. с англ. М. : Изд. Дом "Вильяме", 2003. - 1088 с.

66. Карпова Т.С. Базы данных: модели, разработка, реализация. СПб.: Питер, 2002. - 304 с.

67. Chen P. P.-S. The Entity-Relationship Model — Toward a Unified View of Data//ACM TODS. -1976. -№1.

68. Степанов Н.Ф., Ерлыкина И.Е., Филиппов Г.Г. Методы линейной алгебры в физической химии. -М., Изд-во МГУ. 1976.-е.184.