阅读说明：本技术 原子序重排方法 (Atomic order rearrangement method ) 是由 常超 马健 赖力鹏 温书豪 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：一种原子序重排方法,包括：拓扑重排：将待重排原子序的结构参照参比结构运用二维拓扑重排方法进行重排；等价原子判断：判断拓扑结构中的等价原子；测量标记：标记重排结构和参比结构的原子手性信息；二次重排：将重排结构参照参比结构进行二次重排原子序；上述原子序重排方法将标记重排结构和参比结构的原子手性信息,将重排结构参照参比结构进行二次重排原子序,引入原子序手性,将结构的部分3D信息包含至2D的拓扑原子序重排中,使原子序重排能充分考虑结构的3D信息,避免结构的原子序错乱,解决原子序不一致的问题,从而有利于后续准确计算结构力场能量。(A method of atomic order rearrangement comprising: topology rearrangement: rearranging the structure of the atomic sequence to be rearranged by using a two-dimensional topological rearrangement method according to the reference structure; judging equivalent atoms: judging equivalent atoms in the topological structure; measurement marking: marking the atom chirality information of the rearrangement structure and the reference structure; secondary rearrangement: carrying out secondary rearrangement on the rearranged structure by referring to the reference structure; according to the atomic sequence rearrangement method, the atomic chirality information of the rearrangement structure and the reference structure is marked, the rearrangement structure is subjected to secondary atomic sequence rearrangement according to the reference structure, the atomic sequence chirality is introduced, and part of 3D information of the structure is contained in the 2D topological atomic sequence rearrangement, so that the 3D information of the structure can be fully considered by the atomic sequence rearrangement, the atomic sequence disorder of the structure is avoided, the problem of atomic sequence inconsistency is solved, and the subsequent accurate calculation of the structural force field energy is facilitated.)

原子序重排方法

技术领域

本发明涉及分子力场能量计算的前处理，特别涉及一种原子序重排方法。

背景技术

结构的力场能量计算前，需要重排原子序号，目前重排原子序的方法是通过图论工具networkx的拓扑比对进行原子序重排，而拓扑比对仅包含结构的2D信息，而结构的3D特征可能导致重排后的原子序有误，因此经过拓扑比对重排原子序后，仍然需要人工检查，效率低。

如对于含有对称脂肪环的结构进行原子序重排时,如图11仅考虑结构的2D信息两结构的原子序是匹配的，如图12如果考虑3D信息则两个结构的原子序不匹配，因此利用仅包含2D信息的拓扑比对方法进行原子序重排，原子序可能不匹配。

发明内容

基于此，有必要提供一种可提高原子序重排准确性的原子序重排方法。

一种原子序重排方法，包括：

拓扑重排：将待重排原子序的结构参照参比结构运用二维拓扑重排方法进行重排；

等价原子判断：判断拓扑结构中的等价原子；

测量标记：标记重排结构和参比结构的原子手性信息；

二次重排：将重排结构参照参比结构进行二次重排原子序。

在优选的实施例中，所述测量标记步骤：根据原子序手性的测量与标记方法标记重排结构和参比结构的原子手性信息。

在优选的实施例中，所述原子序手性的测量与标记方法：以中心原子为起点，以顺时针方向取与中心原子连接的原子量取二面角，所取原子必须包含等价原子，如果二面角值大于0，则按照取原子顺序将拓扑一致的两个原子标记为True和Fslae，如果二面角值小于0，则按照取原子顺序将拓扑一致的两个原子标记为Fslae和True。

在优选的实施例中，所述原子手性为分子结构的原子序与自身镜像的原子序不重叠则判断具有原子序手性。

在优选的实施例中，所述原子手性为档原子的拓扑连接度大于等于3，则判断具有原子序手性。

在优选的实施例中，所述测量标记步骤：对同时连接两个拓扑等价原子的中心原子测量原子序手性，并将测量结果标注于等价的非氢原子上。

在优选的实施例中，所述等价原子判断包括：通过临接原子列表判断拓扑等价原子，所述临接原子列表根据原子的拓扑连接生成。

在优选的实施例中，所述等价原子为拥有等价临接原子列表的原子。

在优选的实施例中，如果与中心原子相连的原子中有大于等于2个等价原子则任意选择两个原子作为等价原子。

在优选的实施例中，所述二次重排步骤包括：将带原子性信息的原始结构和参比结构进行二次重排，得到与参比结构原子序一致的结构

上述原子序重排方法将标记重排结构和参比结构的原子手性信息，将重排结构参照参比结构进行二次重排原子序，引入原子序手性，将结构的部分3D信息包含至2D的拓扑原子序重排中，使原子序重排能充分考虑结构的3D信息，避免结构的原子序错乱，解决原子序不一致的问题，从而有利于后续准确计算结构力场能量。

附图说明

图1为本发明一实施例的原子序重排方法的流程图；

图2为本发明一实施例的临接原子列表的示意图；

图3为本发明一实施例的等价原子的示意图；

图4为本发明一实施例的原子序手性的示意图；

图5为本发明一实施例的二次重排的示意图；

图6为本发明另一实施例的需原子序比对的原始结构示意图；

图7为本发明另一实施例的参比结构的示意图；

图8为本发明另一实施例的原始结构的对称六元环的示意图；

图9为本发明另一实施例的参照拓扑对序后的原子序类型A的示意图；

图10为本发明另一实施例的参照拓扑对序后的原子序类型B的示意图；

图11为背景技术中含有脂肪环的结构进行原子序重排时仅考虑2D信息的原子序重排的示意图；

图12为背景技术中考虑3D信息的原子序重排的示意图。

具体实施方式

如图1所示，本发明一实施例的原子序重排方法，包括：

步骤S101，拓扑重排：将待重排原子序的结构参照参比结构运用二维拓扑重排方法进行重排；

步骤S103，等价原子判断：判断拓扑结构中的等价原子；

步骤S105，测量标记：标记重排结构和参比结构的原子手性信息；

步骤S107，二次重排：将重排结构参照参比结构进行二次重排原子序。

进一步，本实施例的拓扑重排步骤：将待重排原子序的结构参照参比结构运用networkx算法库中isomorphism模块的is_isomorphic方法根据两个结构二维拓扑计算出原子对应关系，并根据对应关系对待重排原子序的结构的原子序进行重排。is_isomorphic方法具体参见：L.P.Cordella,P.Foggia,C.Sansone,M.Vento,“An Improved Algorithmfor Matching Large Graphs”,3rd IAPR-TC15Workshop on Graph-basedRepresentations in Pattern Recognition,Cuen,pp.149-159,2001。

进一步，本实施例的测量标记步骤：根据原子序手性的测量与标记方法标记重排结构和参比结构的原子手性信息。

进一步，本实施例的原子序手性的测量与标记方法：以中心原子为起点，以顺时针方向取与中心原子连接的原子量取二面角，所取原子必须包含等价原子，如果二面角值大于0，则按照取原子顺序将拓扑一致的两个原子标记为True和Fslae，如果二面角值小于0，则按照取原子顺序将拓扑一致的两个原子标记为Fslae和True。

进一步，本实施例的原子手性为分子结构的原子序与自身镜像的原子序不重叠则判断具有原子序手性。

进一步，本实施例的原子手性为档原子的拓扑连接度大于等于3，则判断具有原子序手性。

进一步，本实施例的测量标记步骤：对同时连接两个拓扑等价原子的中心原子测量原子序手性，并将测量结果标注于等价的非氢原子上。

进一步，本实施例的等价原子判断包括：通过临接原子列表判断拓扑等价原子，所述临接原子列表根据原子的拓扑连接生成。

进一步，本实施例的等价原子为拥有等价临接原子列表的原子。

进一步，如果与中心原子相连的原子中有大于等于2个等价原子则任意选择两个原子作为等价原子。

进一步，本实施例的二次重排步骤包括：将带原子性信息的原始结构和参比结构进行二次重排，得到与参比结构原子序一致的结构。

本发明引入原子序手性的概念，将结构的部分3D信息包含至2D的拓扑原子序重排中。使原子序重排能充分考虑结构的3D信息。原子序手性：分子结构的原子序与自身镜像的原子序不重叠说明该原子具有原子序手性。从拓扑的角度描述，当原子的拓扑连接度大于等于3则表明该原子具有原子序手性。临接原子列表：根据原子的拓扑连接生成临接原子列表。

如图3所示，本发明一实施例的等价原子。拥有等价临接原子列表的原子为等价原子，如果与中心原子相连的原子中有大于等于2个的等价原子则任意挑选两个原子作为等价原子。

如图4所示，本发明一实施例的原子序手性测量与标记，原子序手性的测量与标记方法：以中心原子为起点，以顺时针取与中心原子连接的原子量取二面角，所取原子必须包含等价原子，如果二面角值大于0，则按照取原子顺序将拓扑一致的两个原子标记为True和False，如果二面角值小于0，则按照取原子顺序将拓扑一致的两个原子标记为False和True。

如图5所示，本发明一实施例中将带有原子序手性信息的重排结构参照参比结构二次重排原子序的二次重排。

引入原子序手性的概念，将结构的部分3D信息包含至2D的拓扑原子序重排中，使原子序重排能充分考虑结构的3D信息，避免结构的原子序错乱。

如图6至图10所示，本发明另一实施例中对原始结构包含对称六元环结构(如图8所示)进行说明。

因原始结构对称六元环结构(如图8所示)，通过二维拓扑重排方法，将可能出现如图9和图10的两种可能的结构，其中仅图10类型与参照结构一致，经本发明的原子序重排方法进行改进后，重排结果将仅包含类型B(图10)，具体实施方法如下：

将原始结构(如图6所示)参照参比结构(如图7所示)运用二维拓扑重排方法重排；

通过临接原子列表判断拓扑等价的非氢原子，如表1原子C_11和C_0v的临接原子一致，原子C_12和C_0y的临接原子一致

对同时连接两个拓扑等价原子的中心原子测量原子序手性，并将测量结果标注于等价的非氢原子上，例如图9和图10中的中心原子N_18的原子序手性相反，因此等价原子的手性标记相反；

将带原子序手性信息的原始结构和参考结构进行二次重排，则可得到与参考结构原子序一致的结构。

下表表一为本实施例的临接原子列表

本发明的原子序重排方法适合分子结构力场能量计算的前处理，通过将结构的部分3D信息包含至2D的拓扑原子序重排中，能解决原子序不一致问题，从而准确计算结构力场能量。

以上述依据本申请的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。

本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。

这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。

这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。