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,Yu Wang,Wenguang Zhu,Leilei Xin,Jianguang Qi,Yinglong Wang,Zhaoyou Zhu,Peizhe Cui
出处
期刊:ACS Sustainable Chemistry & Engineering [American Chemical Society]
卷期号:12 (49): 17749-17760 被引量:7
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
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
木南应助lfc采纳,获得10
刚刚
1秒前
刘芋叶发布了新的文献求助10
2秒前
福福发布了新的文献求助10
2秒前
2秒前
JamesPei应助醉熏的凝莲采纳,获得10
2秒前
lanyiyi发布了新的文献求助10
3秒前
4秒前
信乃完成签到,获得积分10
4秒前
5秒前
5秒前
凌时爱吃零食完成签到,获得积分10
5秒前
5秒前
5430完成签到,获得积分10
6秒前
Hello应助猪咪采纳,获得10
7秒前
8秒前
whale完成签到,获得积分10
8秒前
冯堆堆完成签到,获得积分10
9秒前
Lucas应助看不懂采纳,获得10
9秒前
王王发布了新的文献求助10
9秒前
Panda发布了新的文献求助10
9秒前
nihaoa完成签到 ,获得积分10
10秒前
877200840发布了新的文献求助10
11秒前
11秒前
11秒前
丘比特应助luluan采纳,获得10
11秒前
斯文败类应助温童采纳,获得10
12秒前
小马甲应助邓若山采纳,获得10
13秒前
无极微光应助孙友浩采纳,获得20
13秒前
aurora发布了新的文献求助30
13秒前
丘比特应助超级鸵鸟采纳,获得10
14秒前
乒哩乓拉发布了新的文献求助10
14秒前
14秒前
星海极光完成签到,获得积分10
14秒前
15秒前
15秒前
酷波er应助年糕采纳,获得20
15秒前
16秒前
16秒前
萧萧发布了新的文献求助30
16秒前
高分求助中
Modern Epidemiology, Fourth Edition 5000
Kinesiophobia : a new view of chronic pain behavior 5000
Molecular Biology of Cancer: Mechanisms, Targets, and Therapeutics 3000
Digital Twins of Advanced Materials Processing 2000
Propeller Design 2000
Weaponeering, Fourth Edition – Two Volume SET 2000
Handbook of pharmaceutical excipients, Ninth edition 1500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 工程类 有机化学 纳米技术 化学工程 生物化学 物理 计算机科学 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 冶金 细胞生物学 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6010713
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 7556949
关于积分的说明 16134672
捐赠科研通 5157432
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2762388
邀请新用户注册赠送积分活动 1740990
关于科研通互助平台的介绍 1633476