[发明专利]反应间相似度量化方法、系统及装置

说明书

本发明提供一种反应间相似度量化方法、系统及装置，包括：获取目标化学反应式；计算系统中化学反应式与目标化学反应式的反应位点和反应位点附近微环境的相似度；计算系统中化学反应式与目标化学反应式的结构式的相似度；计算系统中化学反应式与目标化学反应式的化学基团的相似度；基于所述系统中化学反应式的反应位点和反应位点附近微环境的相似度、结构式的相似度和化学基团的相似度对数据库中化学反应式进行相似度排序。本发明用于方便获取目标化学反应式的多个相似反应式，基于相似度进一步精确查找到符合预期的排序结果。

技术领域

本发明涉及化学反应技术领域，特别是涉及一种反应间相似度量化方法、系统及装置。

背景技术

化学反应之间的相似性是化学研究的重要课题，广泛运用于生物制药、材料合成等领域。化学家在设计一个没有做过的实验时，通常会借鉴与目标反应近似反应的反应物质条件、环境条件、等实验要素，再结合溶剂、试剂、催化剂等物质条件本身的化学特性作出适当的反应条件整合，最终完成实验设计。

要实现物质条件和环境条件的查找，首先如何迅速的找到和目标化学反应式近似的一系列其他反应，成为一个亟待解决的问题。目前被广泛使用的途径是使用一些商业化的在线搜索平台。但是这类平台常通过算法找到的相似反应从相似程度仅分为tight、near、medium、 wide、widest五个梯度，每个梯度内的并没有进行进一步排序。在实际运用过程，研究人员不得不花费大量时间对其进行人工二次筛选，严重影响效率。

除此之外，现有技术也没有对目标化学反应式的相似性进行定量评定，导致通过该技术查找出相似结果的可参考性进一步降低。在研究人员之间缺乏量化标准和统一语言，对学术交流、化学研究工作造成了障碍。

目前并没有系统化的化学反应式相似度评价标准，而现今较为广泛使用的化学反应式相似度评价是对于传统化学物质之间相似度比较的简单延伸。通过对比化学反应间生成物，产物的结构相似度来简单判断。典型的比较化学物质之间的结构相似度的方法如下：比如对于化合物A和B，先提取出A和B的分子指纹，然后再计算Tanimoto系数，计算所得值越高则越相似。而该种方法仅从反应式中分子整体或反应式整体的角度做相似计算，不能快速准确地帮助用户搜索到数据库中与目标化学反应最为相似的具有化学反应条件性能相似的化学反应，而这种现象随着数据库的增大而愈加明显。比如对于极为复杂的结构，该方法非常容易造成搜索结果中结构相似的物质排在前面，但是他们的反应类型却是大相径庭，因此搜索出来的结构对于实际生产的指导意义有限，还需要研究人员进一步人为筛选。Tanimoto系数： Tanimoto系数用于计算化合物之间的相似度距离。可表示为S_AB＝c/(a+b-c)，对于两个化合物A和B，a表示A化合物中含有的分子指纹特征，b表示B化合物中含有的分子指纹特征，c表示A与B化合共同含有的分子指纹特征。因此Tanimoto系数的取值空间在0到1之间，计算所得值越高越相似。

为了解决这一问题，还有基于反应类型的反应相似度的评价方法。抓取反应类型来评价相似度主要有两种方法。一是还有基于反应模板(reaction template)的反应相似度的评价方法。反应模板是指发生化学反应的最基本形态，该方法虽然能够推荐出同一类型的反应，但是需要在系统内先预存化学反应模板。而随着新的反应被逐渐开发，则需要不断地输入相应模板，容易版本过时。另外一种是先构建反应内原子对应关系，然后通过此关系发现发生反应的部位。

上述两者方法虽然都能够部分地衡量化学反应间的相似度，但是评价体系却很单一，此外一些高活性基团的存在也会导致类似的化学反应的反应条件千差万别，因此对于反应基团的存在性也需要纳入到相似度的评价体系当中去。