- 分子子结构操作
- 1.删除子结构
- 2.替换子结构
- 3.切掉侧链
- 4.切掉母核
分子子结构操作
RDKit包含了一些修改分子的函数，这些函数可以方便地对分子进行子结构删除/替换等操作。更复杂的操作可以看Chemical Reactions中相关的功能。
1.删除子结构
- 先初始化一下
定义一个苯丙氨酸分子，要把苯甲基删掉，变成甘氨酸
>>> from rdkit import Chem
>>> from rdkit.Chem import AllChem, Draw
>>> m = Chem.MolFromSmiles('OC(=O)C(N)Cc1ccccc1')
>>> m = Chem.MolFromSmiles('c1ccccc1CC(N)C(=O)O')
>>> patt = Chem.MolFromSmarts('Cc1ccccc1')
- 查看patt是否在m中：GetSubstructMatches()
返回值是原分子中与子结构匹配的原子索引
>>> matches = m.GetSubstructMatches(patt)
>>> matches
((6, 5, 4, 3, 2, 1, 0),)
- 查看分子及高亮显示子结构
>>> Draw.MolToImage(m, (250,250), highlightAtoms=matches[0])
苯丙氨酸
-
删除子结构：DeleteSubstructs(mol, query, onlyFrags, useChirality)
mol: 要操作的mol对象
query: 要操作的子结构
onlyFrags: 默认False，即只要匹配一致就删除。为True时，只有当匹配且为一个单独的片段才删除
useChirality: 匹配手性，默认False
原始的分子不会被改变，新的分子将作为返回值返回
>>> rm = Chem.DeleteSubstructs(m, patt)
>>> Draw.MolToImage(rm, (250,250))
甘氨酸
2.替换子结构
现在把苯甲基变成羟甲基，也就是丝氨酸
- 设置要替换的结构
>>> repl = Chem.MolFromSmiles('CO')
-
替换子结构：ReplaceSubstructs(mol, query, replacement, replaceAll, replacementConnectionPoint, useChirality)
mol: 要操作的mol对象
query: 要操作的子结构
replacement：要替换上去的结构
replaceAll: 默认False，即如果出现多个匹配的子结构，那就进行多次替换并产生不同的新分子。为True时，对所有匹配结构进行替换并产生一个分子
replacementConnectionPoint：默认0，从哪里成键
useChirality: 匹配手性，默认False
>>> rms = AllChem.ReplaceSubstructs(m, patt, repl)
>>> rms[0]
丝氨酸
- 苯丙氨酸变成异亮氨酸
设置replacementConnectionPoint：默认0，要从哪个原子处成键，这里选择1或2
>>> repl = Chem.MolFromSmiles('CCCC')
>>> rms = AllChem.ReplaceSubstructs(m, patt, repl, replacementConnectionPoint=1)
>>> rms[0]
异亮氨酸
- 有时也会产生一些奇奇怪怪的结构，比如生成个乙酸乙酯
patt中的"[$(OC=O)]"表示寻找羟基氧，而非羰基氧。对SMARTS不明白的可以看看另一篇文章：SMARTS规则速查表。
>>> m = Chem.MolFromSmiles('CC(=O)O')
>>> patt = Chem.MolFromSmarts('[$(OC=O)]')
>>> repl = Chem.MolFromSmiles('OCC')
>>> rms = Chem.ReplaceSubstructs(m, patt, repl)
>>> rms[0]
error
计算凯库勒式、检查化合价、芳香性、共轭及杂化
>>> Chem.SanitizeMol(rms[0])
3.切掉侧链
保留氨基酸的母核：NH2-C-COOH
-
切掉侧链，保留母核：ReplaceSidechains(mol, coreQuery , useChirality)
mol: mol对象
coreQuery: 母核结构
useChirality: 匹配手性，默认False
>>> m = Chem.MolFromSmiles('c1ccccc1CC(N)C(=O)O')
>>> core = Chem.MolFromSmiles('NCC(=O)O')
>>> m1 = Chem.ReplaceSidechains(m, core)
>>> m1
- 很简单的操作，就不放图了。
4.切掉母核
保留R基，去除母核
-
切掉母核：ReplaceCore(mol, core , ...)
mol: mol对象
coreQuery: 母核结构
保留侧链，去掉母核
>>> r = AllChem.ReplaceCore(m, core)
-
获取侧链片段：GetMolFrags(mol, asMols, sanitizeFrags, ...)
asMols：默认False，即返回原子索引。True时，将片段转成mol对象
sanitizeFrags：默认True，即返回时会进行检查。
>>> side_mols = Chem.GetMolFrags(r, asMols=True)
