[发明专利]有机分子的立体异构全集自动化生成方法

说明书

本发明属于有机分子模拟计算领域，具体涉及一种有机分子的立体异构全集自动化生成方法，（1）将输入分子切分成一组片段；（2）用得到的异构片段到片段模板库中匹配片段模板；（3）根据片段模板信息生成出对应片段的所有异构；（4）遍历所有的异构片段及其位点，将步骤（1）中断的键两端的片段，按断键原子的所有可能的位点进行组装，得到所有的立体异构；如果需要过滤，则可以按照指定的过滤规则进行过滤。本发明可以很方便的描述相似片段的立体异构，并大量减少片段数量，极大地降低片段库的构建难度。分片段，再遍历片段的所有立体异构，然后根据位点组合拼装，可以容易地生成一个分子的所有立体异构。

技术领域

本发明属于有机分子模拟计算领域，具体涉及一种有机分子的立体异构全集自动化生成方法，用于对分子的手性异构、环异构、顺反异构进行综合分析，在不考虑直链异构如转动柔性角形成的异构的情况下，生成出所有的立体异构。

背景技术

立体异构生成在化学信息学中具有重要意义。目前常见的立体异构生成方法主要是基于知识的方法进行异构生成：

通常利用已有的异构库，寻找相似的结构集团并给出其立体异构。此方法适常见的方式是基于已知的构象数据库，将目标分子拆解成片段，然后在数据库中搜寻相同或相似的片段。最后将搜索出的片段异构组合成为整体异构。这种方式不足之处主要在于：基于已有的知识，数据库的片段异构覆盖度不够，对一些分子生成的立体异构不全。特别是环异构，由于稠环形式多种多样，现有数据库很难覆盖所有的环异构片段。另外，对于新出现的立体异构，可能查找不到，需要手动生成。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供一种有机分子的立体异构全集自动化生成方法，尽可能的提供更多的常见环的立体异构，

具体技术方案为：

有机分子的立体异构全集自动化生成方法，包括以下步骤：

（一）将输入分子切分成一组片段，片段主要分为三种类型：环异构片段、顺反异构片段、手性异构片段；

（二）用得到的异构片段到片段模板库中匹配片段模板；手性异构和顺反异构可不需要用模板描述；

（三）根据片段模板信息生成出对应片段的所有异构；对于顺反异构和手性异构，只需要在第（四）步中，交换其任意两个位点进行组装；

（四）遍历所有的异构片段及其位点，将步骤（一）中断的键两端的片段，按断键原子的所有可能的位点进行组装，得到所有的立体异构。

其中，步骤（一）所述的分子切分方法包括以下步骤：

（1）判断原子为环上非平面原子，则断掉与该原子相连的非环上单键，即断掉与该原子相连的非等价取代基；判断原子是否为环上平面原子的规则为：不连接双键或三键且不在共轭体系里；

（2）判断原子为手性中心原子，则断掉与该原子相连的任意一根单键，一般断掉相连原子的原子序最小的单键；

（3）判断原子处于顺反异构结构中，则断掉其任意单键，选取邻接原子原子序较小的单键；

上述所断的键中都不包括与氢原子形成的化学键。

步骤（二）具体的过程为：以原子模板为节点，键模板为边，构建图； 然后使用子图同构算法进行片段模板地匹配；所述的原子模板是描述一组原子的模板对象，键模板为描述一组键类型的模板对象；所述的片段模板描述了该片段所有立体异构的形状和所有的可能的位点及其位点的相对位置。

进一步的，步骤（四）的片段组装具体过程为：

（1）输入所有异构片段frg_list；

（2）遍历所有断键，设当前断键的两端原子为a_atom、b_atom；