Insight into the Mechanism of Machine Learning Models for Predicting Ionic Liquids Toxicity Based on Molecular Structure Descriptors

离子液体 机制(生物学) 化学 计算机科学 分子描述符 生化工程 机器学习 人工智能 纳米技术 材料科学 数量结构-活动关系 有机化学 工程类 物理 量子力学 催化作用
作者
Runqi Zhang,Li Wang,Wenguang Zhu,Leilei Xin,Jianguang Qi,Yinglong Wang,Zhaoyou Zhu,Peizhe Cui
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
标识
DOI:10.1021/acssuschemeng.4c06546
摘要

The development and application of functionalized ionic liquids (ILs) are currently hot topics in chemical engineering. However, research on ILs toxicity is significantly lagging behind studies on their physical properties and applications. This study begins with the construction of ILs toxicity model, utilizing three types of descriptors to quantify ILs structures and developing four machine learning (ML) models for predicting toxicity to Daphnia magna. Guttmann coefficients are used to evaluate the diversity of ILs structures. Feature engineering is employed to optimize the inputs to the quantitative structure–activity relationship (QSAR) models, enhancing their ability to capture the relationship between ILs structures and toxicity. Grid search and cross-validation ensure model robustness and prevent overfitting. Results indicate that the random forest model based on RDKit descriptors performs best (R2 = 0.975, RMSE = 0.222). SHAP analysis identifies key molecular features contributing to ILs toxicity, revealing that substructures around carbon atoms are crucial for ILs toxicity, while structures containing oxygen atoms can reduce toxicity. These findings offer insights for designing low-toxicity, environmentally friendly ILs and highlight the value of machine learning models in green chemistry and sustainability research.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
更新
大幅提高文件上传限制,最高150M (2024-4-1)

科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
Ayu完成签到,获得积分10
1秒前
1秒前
李爱国应助活力的难摧采纳,获得10
2秒前
敬老院N号应助ccy采纳,获得20
2秒前
IAMXC发布了新的文献求助10
2秒前
斯文尔白完成签到 ,获得积分10
3秒前
3秒前
赘婿应助wonderfulhan采纳,获得10
3秒前
4秒前
佳佳泥尼发布了新的文献求助10
4秒前
Rae sremer发布了新的文献求助10
4秒前
QJN完成签到,获得积分10
5秒前
xiaoyanyan完成签到,获得积分10
6秒前
菌菌完成签到,获得积分10
6秒前
cnd发布了新的文献求助10
6秒前
6秒前
orixero应助梁作迪采纳,获得10
7秒前
QJN发布了新的文献求助10
7秒前
善学以致用应助IAMXC采纳,获得10
7秒前
hesongwen发布了新的文献求助10
8秒前
夏远航给心照的求助进行了留言
8秒前
精悯怜明完成签到,获得积分10
9秒前
kangwer完成签到,获得积分10
9秒前
李朝富发布了新的文献求助10
10秒前
高贵香发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
13秒前
14秒前
金贝壳er完成签到,获得积分10
14秒前
杜凯完成签到,获得积分10
14秒前
14秒前
包容芯完成签到 ,获得积分10
14秒前
李爱国应助zy990125采纳,获得50
15秒前
爱听歌曼文完成签到,获得积分10
15秒前
无聊的听寒完成签到 ,获得积分10
16秒前
上官若男应助周周采纳,获得10
16秒前
17秒前
17秒前
孤鸿.完成签到 ,获得积分10
18秒前
高分求助中
Sustainability in Tides Chemistry 2800
The Young builders of New china : the visit of the delegation of the WFDY to the Chinese People's Republic 1000
юрские динозавры восточного забайкалья 800
English Wealden Fossils 700
Foreign Policy of the French Second Empire: A Bibliography 500
Chen Hansheng: China’s Last Romantic Revolutionary 500
XAFS for Everyone 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 生物 材料科学 工程类 有机化学 生物化学 物理 内科学 纳米技术 计算机科学 化学工程 复合材料 基因 遗传学 催化作用 物理化学 免疫学 量子力学 细胞生物学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3144780
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 2796171
关于积分的说明 7818496
捐赠科研通 2452363
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1304950
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 627377
版权声明 601449