MolDraw › Công cụ hóa học › Độ tương đồng phân tử và tìm cấu trúc con

Độ tương đồng phân tử và tìm cấu trúc con

Tóm tắt: Dán hoặc vẽ hai phân tử để biết độ tương đồng Tanimoto và Dice, kết luận và cấu trúc con chung lớn nhất. Hoặc tìm một mẫu SMILES hay SMARTS trong một hoặc nhiều phân tử và xem các nguyên tử khớp được tô sáng.

Dùng công cụ để kiểm tra một chất tương tự gần với hợp chất dẫn đầu đến mức nào, xếp hạng danh sách phân tử so với một chất tham chiếu, hoặc tìm phân tử nào chứa carboxylic acid, halide thơm hay nhóm cho liên kết hydrogen. Điểm số dùng fingerprint mảnh cấu trúc con 512 bit, giống plugin So sánh phân tử trong trình soạn thảo MolDraw.

Trả lời nhanh: Aspirin (CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O) và salicylic acid (OC(=O)c1ccccc1O) bật 74 và 41 bit fingerprint và có chung cả 41 bit, nên Tanimoto = 41 / (74 + 41 − 41) = 0,554 (tương đồng vừa phải) và Dice = 82 / 115 = 0,713. Mẫu SMARTS [CX3](=O)[OX2H1] tìm thấy một nhóm carboxylic acid trong mỗi chất.

Hình vẽ điền vào:

Đang tải trình soạn thảo…

Phân tử A (SMILES) Phân tử B (SMILES)

Mở A trong MolDraw Mở B trong MolDraw

Cặp ví dụ:

Đang tải…

Xếp hạng danh sách so với Phân tử A

Dán mỗi dòng một SMILES, có thể kèm tên phía sau. Mỗi phân tử được chấm điểm so với Phân tử A và sắp xếp từ tương đồng nhất đến ít tương đồng nhất.

Phân tử cần xếp hạng

Cách dùng công cụ độ tương đồng và cấu trúc con

Độ tương đồng: nhập hoặc dán SMILES cho Phân tử A và Phân tử B rồi nhấn So sánh. Nếu muốn vẽ, chọn Phân tử A hoặc Phân tử B phía trên trình soạn thảo rồi vẽ.
Đọc điểm Tanimoto và Dice, kết luận và thanh biểu thị. Các nguyên tử được tô bóng trong cả hai hình vẽ là cấu trúc con chung lớn nhất.
Xếp hạng danh sách: dán nhiều SMILES vào mục Xếp hạng danh sách so với Phân tử A rồi nhấn Xếp hạng danh sách. Lưu bảng bằng Tải CSV.
Tìm cấu trúc con: mở thẻ Tìm cấu trúc con, nhập truy vấn hoặc chọn một mẫu trong bảng tra nhanh, dán các phân tử đích rồi nhấn Tìm kiếm. Mỗi lần khớp được tô bằng một màu riêng.

Cách hoạt động của độ tương đồng Tanimoto

Fingerprint (dấu vân tay phân tử) là một danh sách bit. Công cụ này dùng fingerprint 512 bit, trong đó mỗi bit là một mảnh nhỏ từ một từ điển cố định các cấu trúc con thông dụng, như nhóm carbonyl cạnh oxygen hoặc carbon vòng thơm cạnh nitrogen. Một bit bật (1) khi phân tử chứa mảnh đó.

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

Ở đây a là số bit bật trong A, b trong B, và c ở cả hai. T = 1 nghĩa là fingerprint giống hệt; T = 0 nghĩa là không có bit chung. Tanimoto có tính đối xứng: so sánh A với B cho cùng giá trị như B với A.

Ví dụ đếm có lời giải

Aspirin bật a = 74 bit và salicylic acid b = 41. Cả 41 bit của salicylic acid cũng bật trong aspirin, nên c = 41. T = 41 / (74 + 41 − 41) = 41 / 74 = 0,554. D = 2 × 41 / (74 + 41) = 82 / 115 = 0,713. Điểm chỉ ở mức vừa phải vì aspirin có nhiều bit thêm từ nhóm ester acetyl.

Thang kết luận dùng ở đây

Tanimoto	Kết luận	Ý nghĩa thông thường
0,85 đến 1,00	Rất tương đồng	Chất tương tự gần, hoặc giống hệt (1,00)
0,70 đến 0,85	Tương đồng	Chung khung chính, khác một hoặc hai nhóm
0,50 đến 0,70	Tương đồng vừa phải	Có vài mảnh chung, khác khung hoặc nhóm thế
0,30 đến 0,50	Tương đồng yếu	Chỉ chung một vòng hoặc một nhóm chức
dưới 0,30	Không tương đồng	Rất ít điểm chung

Ngưỡng phụ thuộc vào loại fingerprint. Cùng một cặp có thể có điểm khá khác với fingerprint vòng như ECFP4. Chỉ so sánh điểm từ cùng một phương pháp.

Kiến thức cơ bản và bảng tra nhanh SMARTS

SMARTS là ngôn ngữ mẫu xây dựng trên SMILES. Một SMILES thông thường đã là một truy vấn hợp lệ. Dấu ngoặc vuông thêm điều kiện cho một nguyên tử:

#7 số hiệu nguyên tử 7 (nitrogen bất kỳ), c carbon thơm, C carbon béo, a nguyên tử thơm bất kỳ, * nguyên tử bất kỳ.
H1 đúng một hydrogen gắn vào, !H0 ít nhất một hydrogen, X3 tổng cộng ba liên kết, D2 hai nguyên tử nặng lân cận.
R trong vòng, R0 không trong vòng, r6 trong vòng 6 cạnh, + hoặc - điện tích.
Logic: , hoặc, ; và, ! không. Liên kết: - đơn, = đôi, # ba, : thơm, ~ bất kỳ.

Nhóm	SMARTS	Khớp	Không khớp
Carboxylic acid	`[CX3](=O)[OX2H1]`	acetic acid, aspirin	methyl acetate, anion acetate
Anion carboxylate	`[CX3](=O)[O-]`	sodium acetate	acetic acid
Ester	`[#6][CX3](=O)[OX2][#6]`	ethyl acetate, aspirin	acetic acid
Amide	`[NX3][CX3]=O`	paracetamol, liên kết peptide	acetic acid
Amine bậc một (alkyl)	`[NX3;H2][CX4]`	ethylamine, amphetamine	acetamide, aniline
Amine bậc hai (alkyl)	`[NX3;H1]([CX4])[CX4]`	diethylamine	ethylamine
Amine thơm (aniline)	`[NX3;H2]c`	aniline	ethylamine
Alcohol	`[CX4][OX2H]`	ethanol	phenol
Phenol	`c[OX2H]`	phenol, paracetamol	ethanol
Aldehyde	`[CX3H1](=O)[#6]`	acetaldehyde, vanillin	acetone
Ketone	`[#6][CX3](=O)[#6]`	acetone	acetaldehyde
Halide thơm	`c[F,Cl,Br,I]`	chlorobenzene, diclofenac	chloroethane
Alkyl halide	`[CX4][F,Cl,Br,I]`	chloroethane	chlorobenzene
Nhóm nitro	`[N+](=O)[O-]`	nitrobenzene	acetonitrile
Nitrile	`[CX2]#[NX1]`	acetonitrile	ethylamine
Sulfonamide	`[SX4](=O)(=O)[NX3]`	sulfanilamide, celecoxib	dimethyl sulfone
Thiol	`[SX2H]`	ethanethiol, cysteine	dimethyl sulfide
Vòng benzene	`c1ccccc1`	toluene	pyridine
Vòng thơm 6 cạnh bất kỳ	`a1aaaaa1`	pyridine, benzene	cyclohexane
Nhóm cho liên kết H (Lipinski)	`[#7,#8;!H0]`	mỗi OH và NH (đếm số lần khớp)	diethyl ether
Nhóm nhận liên kết H (Lipinski)	`[#7,#8]`	mọi nguyên tử N và O	propane
Nguyên tử trong vòng 5 cạnh	`[r5]`	cyclopentane, furan	cyclohexane
Carbon không trong vòng	`[C;R0]`	propane	cyclohexane

Chưa hỗ trợ: SMARTS đệ quy viết bằng $( ) và truy vấn phân tách bằng dấu chấm. Ký hiệu lập thể như @ trong truy vấn bị bỏ qua.

Ví dụ có lời giải

Paracetamol và phenacetin

Phenacetin có nhóm ethoxy ở vị trí paracetamol có OH. Cùng khung acetanilide.

Tanimoto 0,846, Dice 0,917: tương đồng

Morphine và codeine

Codeine là morphine với nhóm OH phenol được methyl hóa. Thêm một ether.

Tanimoto 0,944: rất tương đồng

Ibuprofen và naproxen

Cả hai đều là 2-arylpropionic acid, nhưng naproxen có methoxynaphthalene thay cho isobutylbenzene.

Tanimoto 0,711: tương đồng

Benzene và cyclohexane

Cả hai đều là vòng C6, nhưng liên kết thơm và liên kết béo cho các mảnh khác nhau.

Tanimoto 0,000: không tương đồng

Những NSAID nào là carboxylic acid?

Truy vấn [CX3](=O)[OX2H1] trên 9 thuốc ví dụ.

6 trên 9 khớp: ibuprofen, naproxen, ketoprofen, flurbiprofen, diclofenac, aspirin

Nhóm cho theo Lipinski trong paracetamol

Truy vấn [#7,#8;!H0] tìm thấy N–H của amide và O–H của phenol.

2 lần khớp: HBD = 2

Lỗi thường gặp

So sánh điểm từ các fingerprint khác nhau. Tanimoto 0,6 có ý nghĩa khác nhau với các fingerprint khác nhau. Giữ một phương pháp cho một dự án.
Mong đợi đồng phân lập thể khác nhau. Đối quang và đồng phân E/Z có điểm 1,000 vì fingerprint bỏ qua lập thể.
Hiểu độ tương đồng là hoạt tính. Cấu trúc tương đồng thường, nhưng không phải luôn luôn, có hoạt tính tương tự. Thay đổi một nguyên tử cũng có thể làm thuốc mất tác dụng.
Quên hydrogen trong truy vấn. C(=O)O cũng khớp với ester. Dùng [OX2H1] cho OH của acid.
Vô tình dùng chữ thường. Trong SMARTS, c là carbon thơm và C là carbon béo. C1CCCCC1 không khớp với benzene.
Tìm dạng mang điện bằng truy vấn trung hòa. Carboxylate vẽ dưới dạng [O-] không khớp với [OX2H1]. Hãy tìm cả hai dạng khi danh sách có muối.

So sánh các chất tương tự trong hình vẽ của bạn? Mở MolDraw, trình soạn thảo cấu trúc trực tuyến miễn phí, và dùng plugin So sánh phân tử để chấm điểm và căn chỉnh các chất tương tự ngay cạnh bản vẽ.

Mở trình soạn thảo MolDraw

Câu hỏi thường gặp

Độ tương đồng Tanimoto là gì?

Độ tương đồng Tanimoto so sánh hai fingerprint phân tử. Nó bằng c / (a + b − c), trong đó a và b là số bit bật trong mỗi phân tử và c là số bit bật ở cả hai. Giá trị chạy từ 0 (không có gì chung) đến 1 (fingerprint giống hệt nhau).

Giá trị Tanimoto bao nhiêu thì hai phân tử được coi là tương đồng?

Với fingerprint mảnh 512 bit của công cụ này, từ 0,85 trở lên là rất tương đồng, 0,70 đến 0,85 là tương đồng, 0,50 đến 0,70 là tương đồng vừa phải và dưới 0,30 là không tương đồng. Ngưỡng phụ thuộc vào loại fingerprint, nên chỉ so sánh điểm từ cùng một phương pháp.

Độ tương đồng Tanimoto và Dice khác nhau thế nào?

Cả hai dùng cùng các số đếm bit. Dice bằng 2c / (a + b), nên nó coi trọng các bit chung hơn và luôn bằng hoặc cao hơn Tanimoto. Với a = 74, b = 41 và c = 41, Tanimoto là 0,554 và Dice là 0,713.

Vì sao hai đối quang có điểm Tanimoto bằng 1?

Fingerprint ghi lại những nguyên tử và liên kết nào nối với nhau, không ghi sắp xếp 3D của chúng. L-alanine và D-alanine có cùng các mảnh, nên điểm là 1,000. Công cụ sẽ báo khi hai đầu vào chỉ khác nhau về lập thể.

SMARTS là gì?

SMARTS là ngôn ngữ mẫu dựa trên SMILES để mô tả cấu trúc con. Ví dụ, [CX3](=O)[OX2H1] nghĩa là một carbon có ba liên kết, liên kết đôi với O và liên kết đơn với OH, tức là một carboxylic acid.

Có thể dùng chuỗi SMILES làm truy vấn cấu trúc con không?

Có. Truy vấn SMILES khớp với mọi phân tử chứa những nguyên tử và liên kết đó. Hydrogen không bắt buộc, nên C(=O)O khớp cả acid lẫn ester. Dùng [OH] hoặc [OX2H1] khi hydrogen là quan trọng.

Làm thế nào để đếm số nhóm cho liên kết hydrogen theo Lipinski bằng SMARTS?

Tìm với [#7,#8;!H0]. Mẫu này khớp mọi nitrogen hoặc oxygen mang ít nhất một hydrogen, và số lần khớp là số nhóm cho. Paracetamol cho 2: NH của amide và OH của phenol.

Công cụ tìm độ tương đồng và cấu trúc con có miễn phí không?

Có. Miễn phí, không cần đăng ký và chạy trên trình duyệt web. Phân tử của bạn không bị tải lên.

Công cụ hóa học liên quan

Cập nhật lần cuối: ngày 19 tháng 10 năm 2026