分离过程溶剂的计算机辅助分子设计

本书对基于基团贡献法的分离过程溶剂计算机辅助分子设计问题进行了较为详尽的研究，提出了新的分子设计算法：分类枚举法；新的分子评价方法：综合评价策略；并利用基团自由价键分类的方法修正了八角规则，从而避免不合理的基团组合，提高计算效率。在分类枚举法中，基团被分为两类：骨架基团和功能基团，前者是那些能够构成烷烃，环烷烃和芳香烃的基团；后者为其它基团。然后在基团总数的约束下用枚举法列举全部可能的骨架基团组合，产生所有的烷烃，环烷烃，芳香烃分子；接着用功能基团代替上述烃类分子中相应的骨架基团，产生其它分子；最后用基团贡献法计算分子的性质，筛选满足要求的溶剂分子。由于工业成本的约束，溶剂分子中功能基团的种类一般不会超过三种，因此分类枚举法可以避免组合爆炸问题。在综合评价策略中，首先按照含有功能基团的种类数目将溶剂分为主要溶剂和次要溶剂，主要溶剂是那些含有不多于一种功能基团的溶剂，成本相对低廉，应该重点考虑；其余的溶剂为次要溶剂，只能作为补充。而后引入多目标决策理论评价每种溶剂的性能，得到有工业应用前景的溶剂。最后，我们将分类枚举法推广应用于加热介质和制冷剂的分子设计，同样获得了成功，这说明分类枚举法作为一种建立在基团贡献法基础上的分子设计方法，有着强大的生命力。