药物化学专利中族性结构的数字编码研究

在利用SMILES线性编码首先将化学结构拆分成Ring和Fragment然后根据各自的属性分别族性化表示的基础上，不考虑结构的具体连接关系，对Ring和Fragment按照预定义的优先次序进行数字编码，以数字编码描述的族性结构还可以进一步族性化处理得到二级数字编码，编码过程由程序自动完成，使得提问结构式和数据库存储的专利结构的数字编码保持一致，可应用于由确定结构检索族性结构的系统之中。     

族性结构匹配检索研究

概述了计算机化学中族性结构信息处理的发展情况,从理论上分析了族性结构匹配检索的策略,提出了族性结构数据库系统一致性和效率两原则,指出提高匹配效率需要找出原始族性结构的最佳展开点,对于建立高效率的族性结构匹配检索系统具有指导意义。     

基于GSCCT的族性化学结构筛选方案

以处理族性结构信息的计算机表达式一族性结构紧缩关联表(Generic Structure Compact Connection Table，GSCCT)为基础，拟定了一套检索族性结构的筛选策略，即从GSCCT表中提取出主干环节点的预筛选方案。GSCCT表包含主干结构节点和叶结构节点，主干节点又分为环节点和非环节点两部分。叶结构节点中含有环节点时，将其提升为主干环节点。该结构匹配方法与传统的在原子节点层次上的算法不同，是在紧缩节点的层次上提取关键信息，即提取族性结构中的主要信息一环结构信息(或称指纹信息)进行预筛选，先不考虑非环节点和叶节点，以避免大量枚举。文中详细介绍了筛选思路和筛选功能的实现过程。     

分子骨架在族性结构处理中的应用研究

利用计算机表示、存储和匹配族性结构面临的一个难题是如何将族性结构展开到一个合适的程度,既能避免过度枚举又包含族性结构应有的信息,本文根据族性结构特点,设计了一个程序用来提取族性结构中的环和环之间的连接片段,然后生成族性结构的分子骨架及相应的还原图,利用SMILES线性编码存储族性结构主要信息,避免了大部分的枚举。     

用于化学专利标引的族性结构模板的设计与实现

对药物专利中族性结构进行标引是将专利文本信息转换成结构信息用于族性结构的匹配检索。本文根据国家知识产权局知识产权出版社数据研发中心提出的新的图形化标引语言GFL对近千余篇药物专利进行了标引。结合GFL的特点,统计分析药物专利中出现频率很高的结构片断,将这些结构片断的标引结果利用面向对象编程技术设计成一系列的族性模板,便于标引人员直接调用,有利于实现标引工作的半自动化。     

确定化学结构的索引码构造

我们总结了描述确定化学结构的6种属性，并以此设计了一种索引码，用于确定结构的筛选和检索。这种索引码对应于每种属性，形成不同的检索限制条件，可单独使用，也可联合使用，得到一个确定结构候选集，这个集合保证了反继精确匹配所要求的时间、效率和准确性。完成了通过索引码进行检索的单机版和网络版的编程工作并进行了测试。     

用于化学专利检索算法的非确定性化学结构的表达

在化学化工研究中,Markush结构越来越多地用于申请专利保护和报告新发明成果。随着化学化工专利数目的大量增加,对化学化工专利文献的存储和检索的需求日益殷切。为了建立可检索的化学化工专利数据库,迫切需要有效地解决化学化工专利文献中所涉及的Markush结构和其他非确定结构的计算机表示与检索问题。而检索算法是与结构表达紧密联系的。本文在总结前人工作基础上,提出了广义的非确定性化学结构(包括Markush结构)的计算机表达方法。与之相对应的非确定结构的结构识别算法已经实现并在优化中。     

化学结构的计算机处理（IV）——化学结构的歧义性

一个化合物分子可由一种以上不同形式的化学结构式来表示的现象，称之为化学结构表示的歧义性，这种歧义性给化学结构计算机处理带来了困难，结构歧义进行了产生的主要原因，具有些化合物能够作多种都满足价健理论的结构式表示和歧结构不能用数学上的图来明确表示，文章中分析了解决歧义结构计算机处理困难的基本原则，介绍了当前最常见的录入所有结构，选择唯一结构和转换成唯一结构等三种常用的歧义结构处理方法以及相应的优缺点。     

大规模化合物子结构检索的并行实现与优化

化合物的子结构检索在计算机辅助药物设计、波普学、化学数据库等领域是不可或缺的工具.然而由于子结构检索是一个NP完备性的问题,获得用户可接受的平均检索时间一直是研究人员十分关注的问题,其方法主要有改进算法和提升硬件条件2个方面.当化学结构数据库的规模达到百万乃至千万级别时,尽管改进算法的方式能够获得一定的检索效率提升,但其提升的空间有限,因而,集群并行方式是大规模化合物子结构检索应用的必然选择.本文以Chem D B Portal的化学子结构检索系统为基础,实现了基于集群并行的化学子结构检索系统,并进行了任务均分、多线程并行等优化.在包含800万个化合物结构的化学结构数据库中,利用5个节点的小型集群,选取10个较为典型的提问结构进行子结构检索测试.测试结果为基于集群的化学子结构检索的平均检索时间由初始单节点时的34.1 min降低为2.75 min,检索效率平均提高12.4倍,表明在大规模乃至超大规模的数据条件下,集群并行化方式能够显著地提高子结构检索系统的执行效率.     

基于化学位移的结构编码及其应用

采用系统编码以一原子为中心逐层扩展的思想，在形式上加以改进，同时用核磁共振中最重要的参数一化学位移值表征碳原子所处的状态，实现了结构的数值化，使化学结构更易被计算机存储和处理，也使判断两结构是否全同(两图同构)的难题简化为比较两者化学位移值之和CSS(Chemical Shift Sum)是否相等的简单问题。进而针对两类子结构检索各自的特点提出了新的基于广度优先的匹配算法，此算法以特征原子作为初始匹配点能大大减少匹配的盲目性。C^13-NMR是一个已积累了大量知识和规律的领域，碳化学位移值又是碳原子核周围电子云分布情况的直接反映，从这些已有的知识和规律出发正确地获取所需信息将会对计算机辅助有机合成路线设计和分子设计等诸多方面起到积极的推进作用。     

基于Web的化学结构搜索法的研究

设计了在数据库中化学结构的存储方式,并在系统分析化学结构在计算机中的不同描述法的基础上,提出了一种基于Web的化学结构搜索法。该方法由Robot抓取Web文档中的化学结构信息,利用Oracle建立化学结构数据库,通过建立化学结构的索引,实现对化学结构的全结构、子结构、结构相似性检索。     

选择性化学机械抛光制作微拱形结构

为克服平面微机械结构无法释放残余应力、刚度小、跨度小,平面牺牲层工艺成拱出现非光滑台阶状边缘而造成器件失效或能量泄漏的缺点,改进现有成拱工艺在器件尺寸、结构稳定性及可靠性等方面的不足,提出一种用选择性化学机械抛光技术制作微拱形结构的方法。该方法是在化学机械抛光过程中,加入对牺牲层材料和硅材料抛光速度具有差异性的选择性抛光液,在牺牲层和硅材料的边界处利用滑动摩擦过程中的物理和化学作用,在牺牲层处形成连续平滑的拱形凸起,最后在其上制作微拱形结构。实验结果证实:微拱形结构有一定的曲率,拱起高度约为3.5μm,跨度大于100μm,微拱形表面光滑且为连续的曲面。该方法可为MEMS传感器、微型压电驱动器、薄膜体声波谐振器及滤波器的微拱形结构的制作提供参考。     

基于甲骨文数据库管理系统的化学结构检索数据库的设计与实现

设计了一种基于大型数据库管理系统Oracle的化学结构数据存储模式,并实现了相应于此模式的高效化学结构检索方法。结构检索方法建立在图子图匹配算法VF2的基础上,对其进行了必要的改造和扩展,使之适合于化学结构检索。在此基础上,针对美国NCl(National Cancer Institute)25万个化合物的2D结构建立了数据库,成功进行了结构检索试验。结果表明,这种实现方法不仅能高效存储并准确检索化合物的结构信息,而且也容易实现与药物研发过程中所产生的大量其它数据(如生物筛选数据和DNA芯片基因表达数据等)进行高效整合。这个设计的改进版已经集成于微芯公司的药物研发生化信息学软件系统——TASS(Target Activity Structure System)中。     

自动提取化学分子结构静态图像的交点信息

化学结构式(图)是化学分子惟一、无二义的描述形式,其主要由原子和化学键构成,在静态图中一般以端点和交点表示原子,以直线表示化学键。本文重点研究了化学分子结构静态图中交点信息的自动提取,主要工作如下:(1)总结了化学分子结构中的3种交点类型,即2条直线的交点表示CH2,3条直线的交点表示CH,4条直线的交点表示C,规范的提出了交点的3个定义,为后续自动提取化学分子结构静态图像的交点信息奠定了基础;(2)基于hough变换,从图像空间映射到参数空间,再联合参数空间和图像空间信息来提取直线,解决了峰值扩散现象,避免了伪直线出现;(3)记下每条直线的(ρ,θ)值,判断直线间有无交点,有则根据交点类型的3个定义,分析交点的类型,提取交点的信息,记录交点间的链接关系。最后,通过对若干幅化学分子结构的BMP图做实验,统计得出交点提取的准确率在75%左右,结果表明此方法可行。本研究为自动提取静态化学分子结构图的信息提供了证据。     

量子化学计算苄嘧磺隆的晶体结构

制备苄嘧磺隆的单晶并用X射线衍射测定晶体结构。苄嘧磺隆晶体属于单斜晶系,C2/c空间群。晶胞参数为:a=33.831(7),b=6.902 0(14),c=16.021(3),α=90.00(3)。,β=104.48(3)。,γ=90.00(3)°,V=3 622.1(13)~3。晶体分子内通过N-H…N氢键和C-H…0氢键形成2个六元环,使分子结构较稳定。苯环平面和嘧啶环平面之间的夹角为50.00(15)°。晶体以1中心对称二聚体为基本重复单元。2个分子间以N-H…O氢键和C-H…O氢键连接。晶体由这些二聚体以范德华作用力堆积而成。使用Gaussian 03程序,用B3LYP/6-31G(d,p)法计算分子的优化结构、电荷分布、稳定性、前沿轨道布居分析和3D示意图。算得分子的键长键角数据和X射线衍射的晶体结构数据基本相符。键长和键角的计算值与X射线衍射数据之差证实晶体中分子间的氢键。