شیمی مهمان-میزبان به توصیف کمپلکس هایی می پردازد که در آن دو یا چند مولکول یا یون در یک کمپلکس سوپرامولکولی با نیروهای غیرکوالانسی شامل برهم کنش های واندروالسی، نیروهای پراکندگی، نیروهای دوقطبی-دوقطبی و ... ،در کنار هم قرار می گیرند. بزرگ حلقه ها دسته بسیار بزرگ و سودمندی از ماکرومولکول ها هستند که به دلیل داشتن حفره و پوشش کامل مولکول مهمان مورد توجه بسیار قرار گرفته و استفاده های زیادی پیدا کرده اند. از مهم ترین بزرگ حلقه ها می توان به اترهای تاجی، سیکلودکسترین ها، فولرن ها و نانولوله های کربنی اشاره کرد. روش های ارتباط کمی ساختار-فعالیت (کیوسار) یکی از روش های مهم در مدل سازی مولکولی-ست که کاربردهای متنوعی در زمینه های مختلف پیدا کرده اند. کیوسار یک مدل ریاضی ست که در آن ساختار شیمیایی ترکیبات مورد نظر به صورت کمی به فعالیت بیولوژیکی و یا خواص شیمیایی ترکیبات مرتبط می شوند. بر اساس ابعاد ساختارهای شیمیایی استفاده شده در روش کیوسار، رویکردهای مختلف از این روش شامل کیوسار دو بعدی ( 2d-qsar) و سه بعدی ( 3d-qsar) در این تحقیق برای مدل سازی برخی از خواص بزرگ حلقه ها به کار رفت. با توجه به خواص منحصر به فرد و متفاوت ترکیبات در ابعاد نانو و روند رشد بسیار سریع سنتز، تولید و استفاده از نانوذرات در زمینه های مختلف علوم و صنایع، روش نانوکیوسار زمینه تحقیقاتی بسیار نوینی است که به کاربرد مدل های ارتباط کمی ساختار- فعالیت در ابعاد نانو می پردازد. توسعه این روش به کاهش هزینه ها در تخمین و اندازه گیری خواص فیزیکوشیمیایی ترکیبات نانو (که معمولا به علت استفاده از دستگاه های پرهزینه، گران قیمت هستند) و هم چنین فهم بهتر از برهم کنش ها و مکانیسم عمل ترکیبات نانو کمک شایانی می کند. در بخش اول این پروژه مدل سازی کیوسار ثابت تشکیل اترهای تاجی و سیکلودکسترین ها مورد بررسی قرار گرفت. در تحقیق اول این بخش توصیف کننده جدیدی برای تخمین اثرات کمند در ثابت پایداری اترهای تاجی تعریف شده و در مدل سازی کیوسار دو بعدی ثابت پایداری 88 مشتق 15c5 استفاده شد. در تحقیق بعدی از روش های مختلف کیوسار سه بعدی جهت مدل سازی و تخمین ثابت پایداری ترکیبات مختلف به عنوان مهمان با بتا سیکلودکسترین و مشتقات بنزنی با الفا سیکلودکسترین استفاده شد. در بخش دیگری از این پروژه کاربرد روش های qnar، بر اساس توصیف کننده های سه بعدی، برای پیش بینی حلالیت فولرن c60 در حلال های مختلف آلی مورد بررسی و تحقیق قرار گرفت. از این روش در تحقیق بعدی برای مدل سازی و تخمین پراکندگی نانو لوله های تک دیواره کربنی نیز در حلال های متفاوت آلی استفاده گردید.

در بررسی حاضر، ترکیبی از روش های الحاق نمودن و رابطه کمی ساختار- ویژگی (qspr) برای بررسی برهم کنش های میزبان: مهمان در تشکیل کمپلکس بتا سیکلودکسترین با مجموعه ای متنوع از ترکیبات آلی استفاده شد. الحاق نمودن مولکولی برای پیدا کردن صورت بندی صحیح از مولکول های آلی در حفره بتا سیکلودکسترین انجام شده است. صورت بندی ها با کمترین انرژی پیوندی برای محاسبه توصیف کننده های مولکولی انتخاب شدند. برخی توصیف کننده های اضافی مربوط به خواص ساختاری کمپلکس تجمعی مهمان: میزبان نیز محاسبه گردید و در ساختن مدل qspr به کار برده شد. روش الگوریتم ژنتیکی تخمینی برای انتخاب بهترین زیر مجموعه از توصیف کننده ها استفاده شده است. روش رگرسیون خطی برای ساختن مدل های متعدد به کار برده شد. از مدل نهایی خواص آماری مناسبی بدست آمد و از توان پیش گویی بالایی برخوردار است. توصیف کننده های انتخاب شده مشخص می کنند که آب گریزی، مساحت سطح و شکل مولکول های مهمان نقش های مهمی در ایجاد و پایداری کمپلکس سیکلودکسترین ایفا می کنند.

در این تحقیق، از روش ارتباط کمی ساختار-خصوصیت (qspr) سه بعدی برای تخمین مقادیر لگاریتم فشار بخار مایع زیرسرد شده (logpl)برخی ترکیبات آلی استفاده شده است. در قسمت اول، برای تخمین logpl یک مجموعه ی بزرگ و متنوعی از ترکیبات آلی با ساختار متفاوت در یک مدل گلوبال از qspr سه بعدی مستقل از همترازی استفاده شده است. این ترکیبات شیمیایی شامل 12مجموعه ی موضعی است که عبارتند از، هیدروکربن های آلیفاتیک و آروماتیک، پلی کلرو بی فنیل ها، اتر ها، پلی کلرو و برمو دی فنیل اترها، پلی کلرو نفتالن ها و الکل ها. برخی مدل های ساده بر پایه ی رابطه ی خطی بین logpl و توصیف گر های volsurf به عنوان مدل های گلوبال توسعه داده شده است. علاوه بر این، مدل های qspr موضعی نیز برای هر زیرمجموعه از این ترکیبات آلی ارائه شده بود،که طبق آنچه انتظار میرفت، نتایج بدست آمده از این مدل ها نتایج آماری بهتری نسبت به مدل های گلوبال ارائه کردند. در قسمت دوم، براساس داده های تجربی فشاربخار زیر سرد شده (logpl) برای 107پلی کلرو دی فنیل اتر، دو نوع از روش های کیوسار، تجزیه و تحلیل میدان مولکولی مقایسه ای (کومفا) و تجزیه و تحلیل شاخص های شباهت مولکولی مقایسه ای (کومسیا) برای ایجاد مدل های کیوسار سه بعدی استفاده شد. در این مدل ها با استفاده از پارامترهای ساختاری به عنوان متغیرهای مستقل و مقادیر logpl به عنوان متغیر وابسته برای پیش بینی logpl سایر همنوع های این ترکیبات به کارگرفته شد. در نهایت پارامتر های آماری مدل های بدست آمده نشان می دهد که هر دو روش قابلیت پیشگویی بالایی داشته و کاربردی هستند.