免費化學資料庫:寫給學生與研究人員的實用指南
簡短回答:最實用的免費化學資料庫有 PubChem(最大的綜合化合物資料庫)、ChEMBL(供藥物開發用、經人工整理的生物活性資料)、ChEBI(經人工整理的小分子辭典)、ZINC(供虛擬篩選、可購買的數十億化合物)與 RCSB PDB(3D 蛋白質–配體結構)。光譜方面,可使用 nmrshiftdb2(NMR)、MassBank(MS/MS)與 NIST Chemistry WebBook;天然物用 COCONUT;專利用 SureChEMBL;而 UniChem 負責串連它們之間的識別碼。
化學系學生遲早都會遇到同一個問題:手上有一個分子,需要查它的性質、生物活性、晶體結構、參考光譜或專利。每個問題都存放在不同的資料庫裡。本指南說明每個主要的免費化學資料庫是什麼、擅長什麼、規模多大、授權允許什麼,以及如何查詢,並附上我們在發布前實際測試過的範例 URL。
以下所有數據都已於 2026 年 10 月查證,依據為官方網站或 API。資料庫規模每次改版都會變動,請把它們視為當下的快照,而不是固定值。
什麼是化學資料庫?
化學資料庫是可搜尋的化學結構集合,並連結到與這些結構相關的資料:名稱、識別碼、計算性質、實驗量測值、生物活性、3D 座標、光譜,或報導它們的文獻。多數現代資料庫都能以名稱、識別碼(CAS 號碼、InChIKey、SMILES)或繪製結構的方式搜尋,許多也提供免費的 REST API 供程式存取。
最重要的是要了解:沒有任何一個資料庫能包辦一切。它們的重點各不相同:
- 化合物百科(PubChem、ChEBI)回答「這是什麼分子?」
- 生物活性資料庫(ChEMBL、DrugBank)回答「這個分子對蛋白質有什麼作用?」
- 篩選資料庫(ZINC)回答「我能買到或對接哪些相似的分子?」
- 結構資料庫(RCSB PDB)回答「這個分子在標靶中如何結合?」
- 光譜資料庫(nmrshiftdb2、MassBank、NIST WebBook)回答「它的光譜應該長什麼樣子?」
- 專門資料集(天然物的 COCONUT、專利的 SureChEMBL)涵蓋大型資料庫遺漏的利基領域。
各個免費化學資料庫如何比較?
| 資料庫 | 重點 | 規模(2026 年 10 月查證) | 最適用於 | API | 授權 |
|---|---|---|---|---|---|
| PubChem | 一般化合物、物質、生物試驗 | 約 1.24 億個化合物,約 3.49 億筆物質 | 識別碼、性質、廣泛查詢 | PUG-REST、PUG-View | 免費;再利用條款依提交者而異 |
| ChEMBL | 經人工整理的生物活性 | 292 萬個化合物、2,450 萬筆活性、18,552 個標靶(ChEMBL 37) | 結構–活性關係、活性強度、藥物標靶 | REST(JSON/XML) | CC BY-SA 3.0 |
| ChEBI | 經人工整理的小分子辭典 + 本體論 | 201,471 筆條目,其中 61,961 筆經完整整理(第 244 版) | 定義、類別、生物角色 | REST(ChEBI 2.0) | CC BY 4.0 |
| ZINC-22 | 可購買的「依需求合成」化合物 | 約 549 億(2D),約 59 億(3D) | 虛擬篩選、購買類似物 | 網頁(CartBlanche)、大量下載 | 可免費使用;未經許可不得重新散布主要部分 |
| RCSB PDB | 3D 巨分子結構 | 260,724 筆條目 | 蛋白質–配體複合體、對接前準備 | Data API、Search API | CC0 1.0 |
| UniChem | 識別碼交叉對應 | 25 個資料來源 | 在資料庫之間轉換 ID | REST | 免費(EMBL-EBI 條款);適用各來源的授權 |
| nmrshiftdb2 | NMR 光譜 + 預測 | 271,817 個結構,70,030 張實測光譜 | ¹H/¹³C NMR 參考資料與預測 | 網頁;新的 REST 介面 | 開放內容授權 |
| MassBank(歐洲) | 實驗質譜 | 139,006 筆紀錄 | MS/MS 比對、代謝體學 | REST | 各筆紀錄採用創用 CC 授權 |
| COCONUT 2.0 | 天然物 | 738,829 個不重複分子,71 個資料集 | 天然物探索 | REST(需登入) | CC0(資料) |
| SureChEMBL | 來自專利的化學資訊 | 1.166 億份專利文件(2025 年 5 月) | 先前技術檢索、專利布局分析 | REST | CC BY 4.0 |
| DrugBank | 藥物與藥物標靶 | 不適用(未查證) | 已核准藥物的詳細資訊 | 付費 API | 學術免費,CC BY-NC 4.0;商業使用需授權 |
| NIST Chemistry WebBook | 熱化學、IR、EI-MS | 不適用(未查證) | 參考 IR/MS、物理資料 | 僅網頁 | NIST 標準參考資料(受著作權保護) |
什麼是 PubChem?最大的免費化學資料庫
PubChem 是全球最大的免費化學資料庫,由美國國家生物技術資訊中心(NCBI)營運。它把一千多個提供者的資料彙整成相互連結的資料集:Substance(提交者提交的內容)、Compound(經標準化的不重複結構)、BioAssay、Protein、Gene、Pathway 與 Patent。
- 規模:PubChem 首頁顯示約 1.24 億個化合物與 3.49 億筆物質(2026 年 10 月查證)。經同儕審查的 PubChem 2025 年更新論文指出,截至 2024 年 9 月共有 1.186 億個化合物。
- 用途:查詢名稱、同義詞、CAS 號碼、分子式、計算性質(XLogP、TPSA)、安全資料、供應商與文獻。
- 使用者:學生、教師、分析化學家、毒理學家、化學資訊學研究者,以及任何需要快速取得可靠識別碼的人。
- 存取方式:附結構繪製器的網頁搜尋,以及免費的 PUG-REST API。PubChem 要求以程式存取的使用者維持在每秒 5 次請求以下。
- 授權:可免費使用;再利用的權利依各資料來源而定,重新散布資料前請先確認來源。
白話查詢:「給我阿斯匹靈的分子式、分子量、SMILES 與 InChIKey。」
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/rest/pug/compound/name/aspirin/property/MolecularFormula,MolecularWeight,SMILES,InChIKey/JSON
實際回應(已節錄):
{"PropertyTable": {"Properties": [{
"CID": 2244,
"MolecularFormula": "C9H8O4",
"MolecularWeight": "180.16",
"SMILES": "CC(=O)OC1=CC=CC=C1C(=O)O",
"InChIKey": "BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N"}]}}
注意:PubChem 已經重新命名它的 SMILES 屬性。請求舊的 CanonicalSMILES 仍然可用,但回傳結果現在標示為 ConnectivitySMILES(不含立體化學)。若需要完整、含立體資訊的字串,請改為請求 SMILES。
更多經過測試的 PubChem 查詢:
- InChIKey 轉 CID:
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/rest/pug/compound/inchikey/BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N/cids/JSON會傳回2244。 - 與西替利嗪的 2D 相似度(≥90%):
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/rest/pug/compound/fastsimilarity_2d/cid/2678/cids/JSON?Threshold=90&MaxRecords=10 - 以 SMILES 進行子結構搜尋:
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/rest/pug/compound/fastsubstructure/smiles/c1ccc(cc1)C(c1ccc(Cl)cc1)N1CCNCC1/cids/JSON?MaxRecords=10
什麼是 ChEMBL?首選的生物活性資料庫
ChEMBL 是經人工整理的生物活性類藥分子資料庫,由 EMBL 歐洲生物資訊研究所(EMBL-EBI)維護。它的核心是從期刊論文與提交的資料集中擷取的實測活性資料,例如 IC50、Ki 與 EC50 值,每一筆都連結到一個化合物、一項試驗與一個生物標靶。
- 規模(ChEMBL 37,2026 年 5 月):依 ChEMBL API 狀態端點的資料,共有 2,921,148 個不同的化合物、24,527,044 筆活性、18,552 個標靶與 101,100 篇文獻。
- 用途:結構–活性關係(SAR)、尋找某個標靶的已知活性化合物、建立機器學習訓練集,以及查詢藥物的核准階段。
- 使用者:藥物化學家、藥理學家、計算化學家與資料科學家。
- 存取方式:網頁介面與免費的 REST API(JSON 或 XML),以及完整下載(SQLite、PostgreSQL、SDF)。
- 授權:CC BY-SA 3.0。ChEMBL 要求再利用其資料時保留 ChEMBL ID 與版本號。
白話查詢:「在 ChEMBL 中找出阿斯匹靈。」
https://www.ebi.ac.uk/chembl/api/data/molecule/search.json?q=aspirin
第一筆結果是 CHEMBL25(ASPIRIN,max phase 4,即已核准),SMILES 為 CC(=O)Oc1ccccc1C(=O)O。
白話查詢:「ChEMBL 中有哪些西替利嗪(CHEMBL1000)對人類組織胺 H1 受體(CHEMBL231)的活性數值?」
https://www.ebi.ac.uk/chembl/api/data/activity.json?molecule_chembl_id=CHEMBL1000&target_chembl_id=CHEMBL231&pchembl_value__isnull=false
實際回應(從傳回的 12 筆紀錄中節錄兩筆):
{"activities": [
{"standard_type": "Ki", "standard_value": "14.0", "standard_units": "nM",
"pchembl_value": "7.85", "target_pref_name": "Histamine H1 receptor"},
{"standard_type": "Ki", "standard_value": "5.89", "standard_units": "nM",
"pchembl_value": "8.23", "target_pref_name": "Histamine H1 receptor"}]}
PubChem 與 ChEMBL:有什麼不同?
PubChem 求廣,ChEMBL 求深。PubChem 力求收錄任何人提交過的每一種化學物質,因此是鑑定化合物的最佳去處。ChEMBL 收錄的化合物少得多,但以一致的格式(標準單位、pChEMBL 值、已對應的標靶)整理其生物活性,所以更適合回答「它的活性有多強、作用在什麼上?」實務上兩者都會用到:用 PubChem 確認結構與識別碼,用 ChEMBL 查看藥理資料。
什麼是 ChEBI?經人工整理的小分子辭典
ChEBI(Chemical Entities of Biological Interest,具生物學意義的化學實體)是由 EMBL-EBI 營運、經人工整理的小分子辭典與本體論。經整理的條目包含定義、結構、同義詞與本體論連結,說明這個分子是什麼(例如「苯甲酸類的一員」)以及具有什麼角色(例如「非類固醇消炎藥」)。
- 規模:201,471 筆條目,其中 61,961 筆為完整整理的「三星」條目(第 244 版,見 2026 年 Nucleic Acids Research 論文)。
- 用途:統一命名與分類、註解代謝體學與系統生物學資料,以及教授官能基與化合物類別。
- 存取方式:ChEBI 2.0(2025 年 10 月上線)有新的網站與 REST API;舊的 SOAP 服務已停止。
- 授權:CC BY 4.0。
白話查詢:「CHEBI:15365 是什麼?」
https://www.ebi.ac.uk/chebi/backend/api/public/compound/CHEBI:15365/
回應會傳回 "name": "acetylsalicylic acid"、分子式 C9H8O4、單一同位素質量 180.04226 以及定義文字。也可以進行文字搜尋:https://www.ebi.ac.uk/chebi/backend/api/public/es_search/?term=aspirin。
什麼是 ZINC?供虛擬篩選的數十億化合物
ZINC 是收錄市售(「實際可得」)化合物、供虛擬篩選使用的免費資料庫,由 UCSF 的 Irwin 與 Shoichet 實驗室建立。ZINC-22 著重於 Enamine、WuXi 與 Mcule 的龐大依需求合成型錄,姊妹資料庫 ZINC20 則涵蓋規模較小的現貨型錄。ZINC15 是較舊的一代,許多教學中仍會提到它。
- 規模:約 549 億個 2D 分子,以及 59 億個可直接對接的 3D 格式分子(CartBlanche22 首頁,2026 年 10 月查證)。ZINC-22 論文發表時列出的是 370 億個 2D 分子,可見它成長得有多快。
- 用途:對接篩選、尋找可購買的類似物,以及下載附電荷與構形、可直接對接的 3D 檔案。
- 使用者:計算化學家、結構生物學家與學術篩選團隊。
- 存取方式:CartBlanche 網頁介面(相似度、子結構與 ID 搜尋)、大量下載,以及雲端副本。
- 授權:「所有人皆可免費使用與下載」;未經書面許可不得重新散布主要部分(UCSF ZINC 授權條款)。
白話查詢:「找出與西替利嗪相似、可購買的化合物。」把 SMILES OC(=O)COCCN1CCN(CC1)C(c1ccccc1)c1ccc(Cl)cc1 貼到 cartblanche22.docking.org 的相似度搜尋中。
坦白說明:撰寫本指南時,我們無法穩定地以程式查詢 ZINC。ZINC15/ZINC20 頁面設有驗證碼,而我們以程式提交的 CartBlanche22 搜尋工作都傳回空結果。對大多數使用者而言,建議使用網頁介面。
什麼是 RCSB PDB?蛋白質與配體的 3D 結構
蛋白質資料庫(PDB)是全球唯一收錄實驗測定之蛋白質、核酸及其複合體 3D 結構的檔案庫;RCSB PDB 是它在美國的資料中心與搜尋入口。對化學家來說,它的價值在於結合的配體:你可以清楚看到小分子如何坐落在結合口袋中。
- 規模:目前有 260,724 筆條目(RCSB holdings API,2026 年 10 月查證)。
- 用途:研究結合模式、為對接準備受體、教授蛋白質結構,以及找出含有某個配體的所有結構。
- 存取方式:網頁、Data API(
data.rcsb.org)與 Search API(search.rcsb.org),後者支援文字、序列與化學搜尋。 - 授權:PDB 資料以 CC0 1.0(公眾領域)釋出。
白話查詢:「顯示阿斯匹靈(組分 ID AIN)的配體紀錄。」
https://data.rcsb.org/rest/v1/core/chemcomp/AIN
會傳回名稱 2-(ACETYLOXY)BENZOIC ACID 與分子式 C9 H8 O4。
白話查詢:「哪些 PDB 條目含有阿斯匹靈?」(Search API;貼到瀏覽器中,瀏覽器會自動將 JSON 進行 URL 編碼):
https://search.rcsb.org/rcsbsearch/v2/query?json={"query":{"type":"terminal","service":"text","parameters":{"attribute":"rcsb_nonpolymer_instance_annotation.comp_id","operator":"exact_match","value":"AIN"}},"return_type":"entry"}
實際回應(已節錄):"total_count": 8,包括 1OXR、1TGM 與 3GCL 等條目。以阿斯匹靈的 SMILES 送出化學搜尋(service: "chemical"),也會傳回 AIN 作為最佳比對。你可以在 MolDraw 蛋白質檢視器中以 PDB ID 載入其中任一條目,或在 rcsb.org 上開啟。
什麼是 UniChem?在資料庫之間轉換 ID
UniChem 是 EMBL-EBI 的識別碼交叉對照服務:給它一個結構識別碼,它就會傳回其他資料庫中對應的 ID。它透過標準 InChI/InChIKey 串連紀錄,所以只要兩個資料庫收錄相同的結構就能使用。
- 規模:UniChem API 列出 25 個資料來源,包括 ChEMBL、PubChem、ChEBI、DrugBank、RCSB PDB、PDBe、SureChEMBL、HMDB、BindingDB 與 nmrshiftdb2(2026 年 10 月查證)。
- 用途:合併資料集、從 ChEMBL ID 跳到 PDB 配體代碼,以及查看某個化合物還出現在哪些地方。
- 存取方式:網頁與 REST API(
/unichem/api/v1/)。 - 授權:依 EMBL-EBI 使用條款免費使用;每個對應 ID 背後的資料仍沿用其來源的授權。
白話查詢:「阿斯匹靈的 InChIKey 還出現在哪些地方?」
curl -X POST https://www.ebi.ac.uk/unichem/api/v1/compounds \
-H "Content-Type: application/json" \
-d '{"type":"inchikey","compound":"BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N"}'
回應會把它對應到 CHEMBL25、CHEBI:15365、PubChem CID 2244、DrugBank DB00945、PDB 配體 AIN 與 Guide to Pharmacology 4139 等。
什麼是 nmrshiftdb2?免費的 NMR 光譜資料庫
nmrshiftdb2 是一個開放、經同儕審查的有機結構及其 NMR 光譜網路資料庫,內建 ¹H 與 ¹³C 化學位移預測。它的核心是完整指認的光譜,其中許多附有原始數據。
- 規模:271,817 個結構、70,030 張實測光譜與 396,583 張計算光譜(首頁計數器,2026 年 10 月查證)。
- 用途:檢查指認結果、尋找某類化合物的參考化學位移,以及教授 NMR 光譜判讀。
- 存取方式:可依結構、子結構、光譜與其他性質進行網頁搜尋;該網站於 2026 年 6 月宣布推出新的 REST 介面(我們沒有測試)。
- 授權:軟體為開放原始碼,資料以開放內容授權發布。
白話查詢:「找出含 4-氯二苯甲基之化合物的實測 ¹³C 光譜。」在 nmrshiftdb2 的搜尋分頁中畫出該片段,進行子結構搜尋。若想在搜尋前先快速估計,MolDraw 的結構式轉 NMR 工具可以根據你畫的結構預測光譜。
什麼是 MassBank?實驗 MS/MS 光譜
MassBank 是一個開放的小分子實驗質譜資料庫,由世界各地的實驗室提供。這裡的範例使用 MassBank Europe(massbank.eu)。每筆紀錄描述一張光譜:化合物、儀器、游離方式、碰撞能量與峰列表。
- 規模:139,006 筆紀錄(MassBank API 計數,2026 年 10 月查證)。
- 用途:在 LC-MS/MS 與代謝體學中鑑定未知物、比較碎裂模式,以及教授質譜分析。
- 存取方式:網頁搜尋(名稱、分子式、峰)與 REST API。
- 授權:每筆紀錄都有各自的創用 CC 授權(預設為 CC BY,但也有 CC0、CC BY-SA 或非商業授權),因此再利用前請查看
license欄位。
白話查詢:「列出 MassBank 中咖啡因的光譜。」
https://massbank.eu/MassBank-api/records/search?compound_name=caffeine
結果傳回 134 個紀錄編號。取得其中一筆 https://massbank.eu/MassBank-api/records/MSBNK-ACES_SU-AS000088,會得到一張 [M+H]⁺ 的 LC-APCI Orbitrap MS2 光譜,前驅離子位於 m/z 195.088,主要碎片位於 m/z 138.067,授權為 CC BY。
什麼是 COCONUT?開放的天然物資料庫
COCONUT(COlleCtion of Open NatUral producTs)是最大的開放天然物結構資料庫,由耶拿弗里德里希.席勒大學的 Steinbeck 研究團隊整理。2.0 版將每個分子與其來源生物、文獻與立體化學變體連結起來。
- 規模:來自 71 個資料集的 738,829 個不重複分子,涉及 73,137 種生物(COCONUT 統計頁面,2026 年 10 月查證)。COCONUT 2.0 論文指出,2024 年 9 月發布時為 695,133 個。
- 用途:天然物去重複鑑定、骨架設計靈感,以及建立篩選集。
- 存取方式:網頁搜尋(名稱、結構、子結構、相似度)與完整的 SDF/SQL 下載。REST API 雖然存在,但需要登入免費帳號,所以本指南沒有實際執行。
- 授權:資料為 CC0;程式碼為 MIT。
白話查詢:「顯示與咖啡因相似的天然物。」把咖啡因的 SMILES CN1C=NC2=C1C(=O)N(C(=O)N2C)C 貼到 coconut.naturalproducts.net 的結構搜尋中。
什麼是 SureChEMBL?來自專利的化學資訊
SureChEMBL 是 EMBL-EBI 的免費專利化學資料庫:它對專利文件進行文字與影像探勘,擷取其中提到的化學結構。這是免費查詢「哪些專利含有這個結構?」最簡單的方法。
- 規模:SureChEMBL 2.0(2025 年 5 月)涵蓋來自五個專利局(CNIPA、EPO、JPO、USPTO、WIPO)約 1.166 億份專利文件;光是 USPTO 就提供了約 1,990 萬個不重複化合物。
- 用途:先前技術檢索、專利布局分析,以及在化合物系列出現在期刊之前就發現它們。
- 存取方式:以結構或關鍵字進行網頁搜尋、REST API,以及每兩週更新一次的大量 Parquet 檔案。
- 授權:CC BY 4.0。
白話查詢:「把名稱 cetirizine(西替利嗪)解析為 SureChEMBL 化合物。」
https://www.surechembl.org/api/chemical/name/cetirizine
實際回應(已節錄):"chemical_id": "4176"、"inchi_key": "ZKLPARSLTMPFCP-UHFFFAOYSA-N"。接著就能在網頁介面中搜尋含有該結構的專利。
那 DrugBank 與 NIST Chemistry WebBook 呢?
DrugBank 是一個詳盡的知識庫,收錄已核准與研發中的藥物,以及它們的標靶、代謝與交互作用。它可以免費瀏覽,但下載需要帳號;學術資料集以 CC BY-NC 4.0 授權供非商業使用,商業使用則需付費授權。可以把它視為「免費閱讀,但不能免費再利用」。
NIST Chemistry WebBook(NIST 標準參考資料庫 69)提供許多小分子的熱化學資料、氣相 IR 光譜與電子撞擊游離質譜。它可以免費線上搜尋,例如 https://webbook.nist.gov/cgi/cbook.cgi?Name=caffeine&Units=SI,但資料受著作權保護,大量重新散布需取得 NIST 許可。
我應該使用哪個化學資料庫?
| 你的問題 | 首選 | 其次可試 |
|---|---|---|
| 這是什麼化合物?名稱、分子式、CAS、性質 | PubChem | ChEBI |
| 它的活性有多強,作用在哪個標靶上? | ChEMBL | PubChem BioAssay |
| 它屬於哪一類,有什麼生物角色? | ChEBI | PubChem |
| 我能買到或對接哪些相似的化合物? | ZINC-22 | PubChem(供應商) |
| 配體如何與它的蛋白質結合? | RCSB PDB | ChEMBL(標靶資料) |
| 我有資料庫 A 的 ID,它在資料庫 B 中是什麼? | UniChem | PubChem 交叉對照 |
| 它的 ¹H/¹³C NMR 應該長什麼樣子? | nmrshiftdb2 | MolDraw NMR 預測 |
| 我的 MS/MS 光譜與已知化合物相符嗎? | MassBank | NIST WebBook(EI-MS) |
| 它是天然物嗎?來自哪種生物? | COCONUT | ChEBI |
| 這個結構出現在專利中嗎? | SureChEMBL | PubChem Patent |
| 想了解已核准藥物的詳細資訊? | DrugBank(瀏覽) | ChEMBL |
| 熱化學或參考 IR 光譜? | NIST WebBook | PubChem |
如何搭配 MolDraw 使用這些資料庫?
多數資料庫以機器可讀的識別碼搜尋效果最好,而不是用名稱。MolDraw 可以直接從結構圖產生這些識別碼:
- 在 MolDraw 編輯器中畫出結構(或用名稱轉結構式貼上名稱)。
- 從上方的選項列使用 Copy SMILES。右鍵選單中的 Copy as… 也提供 InChI 與 MOL 格式(請參閱 MolDraw 課程的 SMILES 章節)。
- 用 SMILES 轉 InChIKey 工具產生 InChIKey。在 PubChem、ChEMBL、ChEBI 與 UniChem 之間,InChIKey 是最可靠的完全比對依據。
- 查詢:把 SMILES 貼到資料庫的結構搜尋中,或把 InChIKey 放進上方任一個 REST URL。
- 把結果帶回來:用 CID 轉 SMILES 工具轉換 PubChem CID,或用 InChIKey 轉 SMILES 轉換 InChIKey,再貼到 MolDraw 中編輯。
範例解析:如何比較西替利嗪類似物?
假設你正在研究抗組織胺藥西替利嗪,想知道有哪些相近的類似物、它們的活性有多強,以及能否買到新的類似物。以下是使用三個資料庫的工作流程;每個數字都來自我們實際執行的查詢。
步驟 1:在 PubChem 中鑑定。在 MolDraw 中畫出西替利嗪,複製 SMILES 後查詢:
https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/rest/pug/compound/name/cetirizine/property/MolecularFormula,MolecularWeight,InChIKey,XLogP,TPSA/JSON
PubChem 傳回 CID 2678、C21H25ClN2O3、分子量 388.9、XLogP 1.7、TPSA 53,以及 InChIKey ZKLPARSLTMPFCP-UHFFFAOYSA-N。
步驟 2:在 PubChem 中尋找類似物。2D 相似度查詢(閾值 90)會傳回相關化合物,包括羥嗪(hydroxyzine,CID 3658,西替利嗪的母藥)與左旋西替利嗪(levocetirizine,CID 1549000,其單一鏡像異構物),以及它們的鹽類。以氯二苯甲基哌嗪核心進行子結構搜尋,還會找到 chlorcyclizine、meclizine 與 buclizine。
步驟 3:在 ChEMBL 中比較活性。在 ChEMBL 中查詢該 InChIKey:
https://www.ebi.ac.uk/chembl/api/data/molecule.json?molecule_structures__standard_inchi_key=ZKLPARSLTMPFCP-UHFFFAOYSA-N
結果為 CHEMBL1000(max phase 4,1995 年首次核准)。它的活性紀錄包括人類 H1 受體 Ki 值 5.89 至 79 nM(pChEMBL 7.1–8.2),以及弱得多的 hERG(KCNH2)IC50 約 30 µM(pChEMBL 約 4.5)。這個大約三個數量級的差距,正是 ChEMBL 能輕鬆做出的選擇性比較。相似度搜尋 https://www.ebi.ac.uk/chembl/api/data/similarity/ZKLPARSLTMPFCP-UHFFFAOYSA-N/80.json 會列出左旋西替利嗪與西替利嗪的各種鹽型,可用同樣方式比較。
步驟 4:在 ZINC 中尋找可購買的類似物。把 SMILES 貼到 CartBlanche22 的相似度搜尋中,查看改變了酸側鏈或芳香環的依需求合成化合物。接著在 MolDraw 中檢查感興趣的化合物性質,例如使用 Lipinski 規則計算器。
判讀提示:不同論文的活性數值是在不同試驗中測得的。請比較相同標靶與相同試驗類型的 pChEMBL 值,並審慎看待單一量測結果。
如何有效率地搜尋化學資料庫?
- 完全比對請優先使用 InChIKey,相似度或子結構搜尋則使用 SMILES。名稱容易產生歧義(「維生素 C」、鹽類、商品名)。
- 留意鹽類與立體異構物。西替利嗪、西替利嗪二鹽酸鹽與左旋西替利嗪在每個資料庫中都是不同的紀錄。
- 記下版本或日期。引用 ChEMBL 時註明版本號,並記錄你查詢 PubChem 的日期。
- 遵守速率限制。PubChem 要求每秒不超過 5 次請求;大型工作請分批處理,或下載大量檔案。
- 重新散布前請先確認授權。本指南中的所有資料庫都能免費瀏覽,但重新發布資料不一定被允許。
重點整理
- PubChem 是最大的免費化學資料庫,也是鑑定化合物的首選。
- ChEMBL 是最好的免費生物活性資料庫:經人工整理、與標靶相連的活性資料。
- ChEBI 為分子分類;UniChem 在資料庫之間轉換 ID。
- ZINC-22 用於虛擬篩選與購買類似物;RCSB PDB 用於查看 3D 結合模式。
- nmrshiftdb2、MassBank 與 NIST WebBook 分別涵蓋 NMR、MS/MS 以及 IR/熱化學資料。
- COCONUT 涵蓋天然物,SureChEMBL 涵蓋專利。
- 在 MolDraw 中繪製、複製 SMILES、產生 InChIKey,就能查詢所有這些資料庫。
常見問題
最大的免費化學資料庫是哪一個?
PubChem 是最大的免費化學資料庫,收錄約 1.24 億個不重複化合物與 3.49 億筆提交物質(2026 年 10 月查證)。ZINC-22 列出的分子更多(約 549 億個),但其中大多數是供篩選用、可依需求合成的虛擬化合物,而非已鑑定的物質。
PubChem 與 ChEMBL 有什麼不同?
PubChem 是範圍廣泛的彙整型資料庫,力求收錄所有提交的化學物質,因此最適合用來鑑定與查詢性質。ChEMBL 規模較小,但針對生物活性經過人工整理,標準化的活性數值都與標靶相連,因此最適合結構–活性與藥物開發方面的問題。
ZINC 可以免費用於商業用途嗎?
依據 UCSF 的 ZINC 授權條款,ZINC 對所有人(包括企業)都可免費使用與下載。限制在於重新散布:未經 ZINC 團隊書面許可,不得重新散布 ZINC 的主要部分。化合物本身則必須向所列的供應商購買。
哪個免費資料庫有 NMR 光譜?
nmrshiftdb2 是主要的免費 NMR 資料庫,收錄 271,817 個結構的 70,030 張實測光譜(2026 年 10 月查證),並內建 ¹H 與 ¹³C 預測。PubChem 的化合物頁面也會連結其他來源的光譜,而 NIST Chemistry WebBook 收錄的是 IR 與質譜,而不是 NMR。
哪個免費資料庫有質譜?
MassBank 收錄 139,006 筆實驗質譜紀錄(2026 年 10 月查證),多為小分子的 MS/MS 光譜,每筆紀錄採用各自的創用 CC 授權。NIST Chemistry WebBook 則線上提供許多小分子的電子撞擊游離質譜。
可以用結構搜尋化學資料庫嗎?
可以。PubChem、ChEMBL、ChEBI、ZINC、RCSB PDB、nmrshiftdb2、COCONUT 與 SureChEMBL 都支援結構搜尋,通常是透過繪製結構或貼上 SMILES。你可以在 MolDraw 中畫出分子、複製它的 SMILES,再貼到資料庫的結構搜尋中;也可以透過它們的 API 進行完全比對、子結構或相似度查詢。
哪個化學資料庫最適合學生?
名稱、性質與安全資料可以先從 PubChem 查起,定義與化合物類別用 ChEBI,3D 結構用 RCSB PDB。這三個都免費、不需帳號,介面也清楚。學藥理學時再加上 ChEMBL,學 NMR 時再加上 nmrshiftdb2。
什麼是生物活性資料庫?
生物活性資料庫儲存化合物對生物標靶的實測效應,例如 IC50、Ki 或 EC50 值,並與試驗及蛋白質相連。ChEMBL 是首屈一指的免費生物活性資料庫;PubChem BioAssay 則收錄實驗室與篩選中心提交的篩選結果。
DrugBank 是免費的嗎?
DrugBank 可以免費線上瀏覽,學術使用者註冊後可依 CC BY-NC 4.0 授權下載資料集。商業用途(包括用於商業產品或服務)則需向 DrugBank 購買付費授權。
如何把 PubChem CID 轉換成 ChEMBL ID?
使用 UniChem。先查出化合物的 InChIKey(PubChem 在每個化合物頁面上都有顯示),再送到 UniChem 的 compounds API,它會傳回對應的 ChEMBL、ChEBI、DrugBank、PDB 等識別碼。以阿斯匹靈為例,InChIKey BSYNRYMUTXBXSQ-UHFFFAOYSA-N 會把 CID 2244 對應到 CHEMBL25。
資料來源
- PubChem:pubchem.ncbi.nlm.nih.gov · PUG-REST 說明文件 · Kim S. et al. PubChem 2025 update, Nucleic Acids Res. 2025, doi:10.1093/nar/gkae1059
- ChEMBL:ebi.ac.uk/chembl · API 說明文件 · 授權與簡介 · ChEMBL 37 發布文章
- ChEBI:ebi.ac.uk/chebi · ChEBI 2.0 上線 · ChEBI: re-engineered for a sustainable future, Nucleic Acids Res. 2026, academic.oup.com/nar/article/54/D1/D1768/8349173
- ZINC:CartBlanche22 · Tingle B. I. et al. ZINC-22, J. Chem. Inf. Model. 2023, doi:10.1021/acs.jcim.2c01253 · UCSF ZINC 授權條款
- RCSB PDB:rcsb.org · Data API · Search API · 使用政策
- UniChem:ebi.ac.uk/unichem · API 說明文件
- nmrshiftdb2:nmrshiftdb.nmr.uni-koeln.de
- MassBank:massbank.eu · MassBank API · 紀錄格式與授權
- COCONUT:coconut.naturalproducts.net · Chandrasekhar V. et al. COCONUT 2.0, Nucleic Acids Res. 2025, doi:10.1093/nar/gkae1063
- SureChEMBL:surechembl.org · SureChEMBL 2.0 發布公告 · 常見問題與授權
- DrugBank:go.drugbank.com · 學術授權
- NIST Chemistry WebBook:webbook.nist.gov/chemistry · NIST SRD 授權