介绍
计算分子描述符(又称理论分子描述符)不需借助于任何实验信息,只需要分子的结构信息就可以计算出来,例如分子的组成,拓扑结构以及量子化学描述符等等。其优点是对化合物结构的描述更全面细致,物理化学意义更明确,理论性更强。与Abraham描述符相比,无需依靠实验,因此实用性更广,更易于推广。
方法
有多个软件可以获取物质的计算分子描述符。
例如,史新宇采用Accelrys Discovery Studio分子模拟软件作为工具生成化合物的2D和3D分子特征。该工具提供了12中不同类别的分子特征,这些类别中一共包含了355个分子特征。例如溶解度、疏水原子数、疏水表面积和拓扑指数、子结构描述符、MQS(Molecular Quantum Similarity)、QSCD(Quantized Surface Complementarity Diversity)、分子形状、分子总表面积等。
也有文献采用Dragon软件来获取计算分子描述符。王雅采用以下步骤获取描述符:
- 从ChemACX.com下载吸附物的2D分子结构;
- 用ChemBio3D Ultra(Version 12.0)将其转为3D结构;
- 用MOPAC 2016中的PM7算法对所有的3D结构进行优化,并将介电常数设置为78.6来模拟水环境最终得到最稳定结构;
- 综合考虑吸附过程中可能涉及到的静电作用、疏水作用、氢键作用和范德华作用,将能够表征这些相互作用的量化描述符(最高占据分子轨道能级、最低未占据分子轨道能级、分子偶极矩、原子电荷)从MOPAC 2016优化成功的结果文件中提取出来,用于后续建模过程;
- 使用Dragon软件对优化成功的结构进行计算,得到327个理论分子结构描述符,并将这些描述符值与12个量化描述符值整合用于模型的构建。
陈召阳利用E-Dragon来获取描述符。
E-Dragon
准备分子结构文件
打开E-Dragon 站后,首页简单介绍了如何使用这个工具:
- To run DRAGON the user needs molecular structure files previously obtained by other specific molecular modelling software. 运行Dragon前,用户需要通过其他分子建模软件获得的分子结构文件。
- In E-DRAGON the accepted molecular structure files SMILES, SDF (MDL) or MOL2 (Sybyl) files. E-Dragon可接受的分子结构文件有SMARES、SDF(MDL)或MOL2(Sybyl)文件。
- DRAGON requires 3D optimised structures with HYDROGENS. 3D优化结构需要包含氢原子。
- In E-DRAGON, if the 3D atom coordinates are not available for molecules, the user can calculate them on-line using CORINA, provided by Molecular Networks GMBH.如果分子的3D原子坐标不可用,用户可以使用分子 络有限公司提供的CORINA在线计算它们。
所以需要先准备好分子结构文件。有一个很简单的方法是从PubChem上下载化合物的3D Conformer SDF文件。也可以按前文王雅的方式对分子结构进行优化。
准备好之后,点击首页的start the program,跳转到上传文件的页面。
错误:Your browser is completely ignoring the <APPLET> tag!
然而跳转到上传文件页面后,中间的框 错:Your browser is completely ignoring the <APPLET> tag!
原来是E-Dragon 站需要运行Java小程序,但浏览器不支持。解决方案如下:
- 下载32位50版的Firefox浏览器。64为不识别和支持Java插件,而52 版后除 Adobe Flash 外,已经不再支持其他NPAPI插件。所以安装之后,可以关掉Firefox的自动更新,免得更新后不能用Java插件。
- 下载32位Java。我一开始下载了64位,发现Firefox并不能识别出Java插件。需要32位Java才能被Firefox识别。
- 进入E-dragon的see FAQ,看到页面最下面的Security settings。这里说,需要打开Java控制面板(Windows开始菜单中的配置Java),按说明把E-dragon地址添加到例外站点列表。
完成以上操作,再打开E-dragon,就不再 错,而是正确的上传文件界面。
然后按FAQ中的方式计算即可。
计算得到的分子描述符,可以直接在result.txt上全选、复制到excel上。
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