MolDraw › Narzędzia chemiczne › Podobieństwo cząsteczek i wyszukiwanie podstruktur

Podobieństwo cząsteczek i wyszukiwanie podstruktur

W skrócie: wklej lub narysuj dwie cząsteczki, aby otrzymać ich podobieństwo Tanimoto i Dice, ocenę i największą wspólną podstrukturę. Możesz też przeszukać jedną lub wiele cząsteczek pod kątem wzorca SMILES lub SMARTS i zobaczyć podświetlone dopasowane atomy.

Użyj go, aby sprawdzić, jak bliski jest analog związkowi wiodącemu, uszeregować listę cząsteczek względem wzorca albo znaleźć cząsteczki zawierające kwas karboksylowy, halogenek aromatyczny lub donor wiązania wodorowego. Wyniki opierają się na 512-bitowym odcisku fragmentów podstrukturalnych, tym samym co we wtyczce do porównywania cząsteczek w edytorze MolDraw.

Krótka odpowiedź: aspiryna (CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O) i kwas salicylowy (OC(=O)c1ccccc1O) ustawiają 74 i 41 bitów odcisku i dzielą wszystkie 41, więc Tanimoto = 41 / (74 + 41 − 41) = 0,554 (umiarkowanie podobne), a Dice = 82 / 115 = 0,713. SMARTS [CX3](=O)[OX2H1] znajduje jeden kwas karboksylowy w każdej z nich.

Rysunek wypełnia:

Wczytywanie edytora…

Cząsteczka A (SMILES) Cząsteczka B (SMILES)

Otwórz A w MolDraw Otwórz B w MolDraw

Przykładowe pary:

Wczytywanie…

Uszereguj listę względem cząsteczki A

Wklej jeden SMILES w wierszu, opcjonalnie z nazwą. Każda cząsteczka jest porównywana z cząsteczką A i sortowana od najbardziej do najmniej podobnej.

Cząsteczki do uszeregowania

Jak korzystać z narzędzia do podobieństwa i podstruktur

Podobieństwo: wpisz lub wklej SMILES cząsteczki A i cząsteczki B i naciśnij Porównaj. Aby zamiast tego rysować, wybierz Cząsteczka A lub Cząsteczka B nad edytorem i rysuj.
Odczytaj współczynniki Tanimoto i Dice, ocenę i pasek. Zacienione atomy na obu rysunkach to największa wspólna podstruktura.
Ranking listy: wklej wiele SMILES w polu Uszereguj listę względem cząsteczki A i naciśnij Uszereguj listę. Zapisz tabelę przyciskiem Pobierz CSV.
Wyszukiwanie podstruktur: otwórz kartę Wyszukiwanie podstruktur, wpisz zapytanie lub wybierz je ze ściągi, wklej cele i naciśnij Szukaj. Każde dopasowanie jest zacienione własnym kolorem.

Jak działa podobieństwo Tanimoto

Odcisk (fingerprint) to lista bitów. To narzędzie używa 512-bitowego odcisku, w którym każdy bit to jeden mały fragment ze stałego słownika typowych podstruktur, np. karbonyl obok tlenu albo aromatyczny węgiel pierścienia obok azotu. Bit jest włączony (1), gdy cząsteczka zawiera ten fragment.

Tanimoto T = c / (a + b − c) Dice D = 2c / (a + b) D = 2T / (1 + T)

Tutaj a to liczba bitów włączonych w A, b w B, a c w obu. T = 1 oznacza identyczne odciski; T = 0 oznacza brak wspólnego bitu. Tanimoto jest symetryczny: porównanie A z B daje tę samą liczbę co B z A.

Przykład liczenia

Aspiryna ustawia a = 74 bity, a kwas salicylowy b = 41. Wszystkie 41 bitów kwasu salicylowego są włączone także w aspirynie, więc c = 41. T = 41 / (74 + 41 − 41) = 41 / 74 = 0,554. D = 2 × 41 / (74 + 41) = 82 / 115 = 0,713. Wynik jest tylko umiarkowany, bo aspiryna ma wiele dodatkowych bitów z grupy estru acetylowego.

Skala ocen stosowana tutaj

Tanimoto	Ocena	Co zwykle oznacza
0,85 do 1,00	Bardzo podobne	Bliskie analogi lub identyczne (1,00)
0,70 do 0,85	Podobne	Wspólny rdzeń, jedna lub dwie różne grupy
0,50 do 0,70	Umiarkowanie podobne	Niektóre wspólne fragmenty, inny szkielet lub podstawniki
0,30 do 0,50	Słabo podobne	Wspólny tylko pierścień lub grupa funkcyjna
poniżej 0,30	Niepodobne	Niewiele wspólnego

Progi zależą od rodzaju odcisku. Ta sama para może uzyskać zupełnie inny wynik z odciskiem kołowym, np. ECFP4. Porównuj tylko wyniki uzyskane tą samą metodą.

Podstawy SMARTS i ściąga

SMARTS to język wzorców zbudowany na SMILES. Zwykły SMILES jest już poprawnym zapytaniem. Nawiasy kwadratowe dodają warunki dla jednego atomu:

#7 liczba atomowa 7 (dowolny azot), c węgiel aromatyczny, C węgiel alifatyczny, a dowolny atom aromatyczny, * dowolny atom.
H1 dokładnie jeden przyłączony wodór, !H0 co najmniej jeden wodór, X3 łącznie trzy połączenia, D2 dwóch sąsiadów niebędących wodorem.
R w pierścieniu, R0 poza pierścieniem, r6 w pierścieniu sześcioczłonowym, + lub - ładunek.
Logika: , lub, ; i, ! nie. Wiązania: - pojedyncze, = podwójne, # potrójne, : aromatyczne, ~ dowolne.

Grupa	SMARTS	Pasuje do	Nie pasuje do
Kwas karboksylowy	`[CX3](=O)[OX2H1]`	kwas octowy, aspiryna	octan metylu, anion octanowy
Anion karboksylanowy	`[CX3](=O)[O-]`	octan sodu	kwas octowy
Ester	`[#6][CX3](=O)[OX2][#6]`	octan etylu, aspiryna	kwas octowy
Amid	`[NX3][CX3]=O`	paracetamol, wiązania peptydowe	kwas octowy
Amina pierwszorzędowa (alkilowa)	`[NX3;H2][CX4]`	etyloamina, amfetamina	acetamid, anilina
Amina drugorzędowa (alkilowa)	`[NX3;H1]([CX4])[CX4]`	dietyloamina	etyloamina
Amina aromatyczna (anilina)	`[NX3;H2]c`	anilina	etyloamina
Alkohol	`[CX4][OX2H]`	etanol	fenol
Fenol	`c[OX2H]`	fenol, paracetamol	etanol
Aldehyd	`[CX3H1](=O)[#6]`	aldehyd octowy, wanilina	aceton
Keton	`[#6][CX3](=O)[#6]`	aceton	aldehyd octowy
Halogenek aromatyczny	`c[F,Cl,Br,I]`	chlorobenzen, diklofenak	chloroetan
Halogenek alkilowy	`[CX4][F,Cl,Br,I]`	chloroetan	chlorobenzen
Grupa nitrowa	`[N+](=O)[O-]`	nitrobenzen	acetonitryl
Nitryl	`[CX2]#[NX1]`	acetonitryl	etyloamina
Sulfonamid	`[SX4](=O)(=O)[NX3]`	sulfanilamid, celekoksyb	sulfon dimetylowy
Tiol	`[SX2H]`	etanotiol, cysteina	siarczek dimetylu
Pierścień benzenowy	`c1ccccc1`	toluen	pirydyna
Dowolny sześcioczłonowy pierścień aromatyczny	`a1aaaaa1`	pirydyna, benzen	cykloheksan
Donor wiązania H wg Lipinskiego	`[#7,#8;!H0]`	każda grupa OH i NH (policz dopasowania)	eter dietylowy
Akceptor wiązania H wg Lipinskiego	`[#7,#8]`	każdy atom N i O	propan
Atom w pierścieniu pięcioczłonowym	`[r5]`	cyklopentan, furan	cykloheksan
Węgiel poza pierścieniem	`[C;R0]`	propan	cykloheksan

Jeszcze nieobsługiwane: rekurencyjne SMARTS zapisane z $( ) i zapytania rozdzielone kropką. Znaczniki stereo, np. @, w zapytaniu są ignorowane.

Rozwiązane przykłady

Paracetamol a fenacetyna

Fenacetyna ma grupę etoksylową tam, gdzie paracetamol ma OH. Ten sam rdzeń acetanilidu.

Tanimoto 0,846, Dice 0,917: podobne

Morfina a kodeina

Kodeina to morfina z zmetylowaną grupą OH fenolu. Jeden dodatkowy eter.

Tanimoto 0,944: bardzo podobne

Ibuprofen a naproksen

Oba to kwasy 2-arylopropionowe, ale naproksen ma metoksynaftalen zamiast izobutylobenzenu.

Tanimoto 0,711: podobne

Benzen a cykloheksan

Oba to pierścienie C6, ale wiązania aromatyczne i alifatyczne dają różne fragmenty.

Tanimoto 0,000: niepodobne

Które NLPZ są kwasami karboksylowymi?

Zapytanie [CX3](=O)[OX2H1] na 9 przykładowych lekach.

Pasuje 6 z 9: ibuprofen, naproksen, ketoprofen, flurbiprofen, diklofenak, aspiryna

Donory wg Lipinskiego w paracetamolu

Zapytanie [#7,#8;!H0] znajduje N–H amidu i O–H fenolu.

2 dopasowania: HBD = 2

Częste błędy

Porównywanie wyników z różnych odcisków. Tanimoto 0,6 znaczy co innego dla różnych odcisków. W jednym projekcie trzymaj się jednej metody.
Oczekiwanie, że stereoizomery się różnią. Enancjomery i izomery E/Z dają 1.000, bo odcisk ignoruje stereochemię.
Utożsamianie podobieństwa z aktywnością. Podobne struktury często, ale nie zawsze, mają podobną aktywność. Jeden zmieniony atom może wyłączyć działanie leku.
Zapominanie o wodorach w zapytaniach. C(=O)O pasuje też do estrów. Użyj [OX2H1] dla OH kwasu.
Przypadkowe użycie małych liter. W SMARTS c to węgiel aromatyczny, a C alifatyczny. C1CCCCC1 nie pasuje do benzenu.
Szukanie formy naładowanej neutralnym zapytaniem. Karboksylan narysowany jako [O-] nie pasuje do [OX2H1]. Szukaj obu form, gdy na liście są sole.

Porównujesz analogi na własnych rysunkach? Otwórz MolDraw, darmowy edytor struktur online, i użyj wtyczki do porównywania cząsteczek, aby ocenić i nałożyć analogi obok swojego szkicu.

Otwórz edytor MolDraw

Najczęściej zadawane pytania

Czym jest podobieństwo Tanimoto?

Podobieństwo Tanimoto porównuje dwa odciski molekularne (fingerprinty). Wynosi c / (a + b − c), gdzie a i b to bity ustawione w każdej cząsteczce, a c to bity ustawione w obu. Przyjmuje wartości od 0 (nic wspólnego) do 1 (identyczne odciski).

Jaka wartość Tanimoto oznacza, że dwie cząsteczki są podobne?

Dla 512-bitowego odcisku fragmentowego tego narzędzia 0,85 lub więcej oznacza bardzo podobne, 0,70–0,85 podobne, 0,50–0,70 umiarkowanie podobne, a poniżej 0,30 niepodobne. Progi zależą od rodzaju odcisku, więc porównuj tylko wyniki uzyskane tą samą metodą.

Czym różni się podobieństwo Tanimoto od Dice?

Oba używają tych samych liczb bitów. Dice to 2c / (a + b), więc daje większą wagę bitom wspólnym i jest zawsze równy Tanimoto lub od niego wyższy. Dla a = 74, b = 41 i c = 41 Tanimoto wynosi 0,554, a Dice 0,713.

Dlaczego dwa enancjomery mają współczynnik Tanimoto równy 1?

Odcisk zapisuje, które atomy i wiązania są połączone, a nie ich ułożenie w 3D. L-alanina i D-alanina mają te same fragmenty, więc wynik to 1.000. Narzędzie informuje, gdy dwie cząsteczki różnią się tylko stereochemią.

Czym jest SMARTS?

SMARTS to język wzorców oparty na SMILES, służący do opisu podstruktur. Na przykład [CX3](=O)[OX2H1] oznacza węgiel z trzema połączeniami, związany wiązaniem podwójnym z O i pojedynczym z OH, czyli kwas karboksylowy.

Czy mogę użyć ciągu SMILES jako zapytania o podstrukturę?

Tak. Zapytanie SMILES pasuje do każdej cząsteczki zawierającej te atomy i wiązania. Wodory nie są wymagane, więc C(=O)O pasuje zarówno do kwasów, jak i estrów. Użyj [OH] lub [OX2H1], gdy wodór ma znaczenie.

Jak policzyć donory wiązań wodorowych wg Lipinskiego za pomocą SMARTS?

Wyszukaj [#7,#8;!H0]. Pasuje do każdego azotu lub tlenu z co najmniej jednym wodorem, a liczba dopasowań to liczba donorów. Paracetamol daje 2: NH amidu i OH fenolu.

Czy narzędzie do podobieństwa i wyszukiwania podstruktur jest darmowe?

Tak. Jest darmowe, nie wymaga rejestracji i działa w przeglądarce. Twoje cząsteczki nie są wysyłane na serwer.

Powiązane narzędzia chemiczne

Ostatnia aktualizacja: 19 października 2026