一种含能化合物计算机辅助设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种含能化合物计算机辅助设计系统，该系统包括：①用户输入模块；②文件输入/输出模块；③分子结构转换模块；④显示模块；⑤爆轰参数预测模块；⑥分子组合库生成模块，系统还包括：①碎片输入模块；②结构预筛模块；③物化参数预测模块。该系统用于辅助设计、开发新型含能化合物分子结构，具有使用方便、结构设计快、性能预测效率高等特点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种计算机辅助设计系统，特别是涉及一种含能化合物计算机辅助设计系统。
技术介绍
自20世纪90年代以后，随着计算机技术的发展以及药物化学、分子生物学和计算化学的发展，计算机辅助分子设计率先在药物领域发展成为一门完善和新型的研究领域，大大地促进了药物设计和新药开发的效率，成为了药物研发过程中不可或缺的一环。计算机辅助药物设计使得药物设计筛选的效率提高了近千倍，这极大地鼓舞和带动了计算机辅助设计在其它行业(如石油化工、含能材料等领域)的发展，并取得了显著的效果。如专利技术专利号为ZL 2009 10021604.3的含能化合物计算机辅助设计系统包括了①可以绘制含能化合物分子二维平面结构的用户输入模块；②可以对已输入的含能化合物分子结构文件进行读取、修改和存储的文件输入/输出模块；③可以将含能化合物分子的二维平面结构转换成空间三维结构的分子结构转换模块；④可以显示含能化合物分子结构的显示模块；⑤可以预测含能化合物分子爆轰参数的爆轰参数预测模块；⑥可以利用组合化学原理生成含能化合物分子组合库的分子组合库生成模块。该系统将传统的人脑加经验的“画加打”含能化合物设计模式转变成了先进的计算机快速组合的模式，设计出了一系列性能优异的含能化合物结构(如ZL2013 1 8008757.1、ZL 2012 1 8003857.0、ZL 20131 8001144.5等)，加快了新型含能化合物的研发速度。然而，含能化合物计算机辅助设计系统还存在如下不足：(1)缺乏智能化的碎片输入模块，致使采用分子组合库生成模块进行分子结构设计时每次均需要专业人员进行碎片的smiles码编写，使用不便；(2)缺乏结构预筛功能，致使组合出的分子结构过多，带来后续筛选性能优异的分子结构时工作量大，效率低的问题；(3)缺乏物化参数大规模并行计算模块，致使预测爆轰参数必需的密度、生成焓必须在计算速度慢的本地计算机上进行预测后直接提取结果或在其它设备、软件上进行预测后再手工输入结果，带来了计算速度慢或使用不便的问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷和不足，本专利技术要解决的技术问题是提供一种含能化合物计算机辅助设计系统，能够方便、高效地实现成千上万种新型含能化合物的结构设计与筛选、物化参数预测及爆轰参数预测。该系统提供①“傻瓜式”的碎片输入模块，用户只需点击鼠标就可提取并自动转换为需要组合的含能碎片smiles码，操作简单，无需专业人员编写相应的smiles码；②简便、快速的结构预筛模块，能够根据用户需求自动、快速地剔除掉大量性能差的分子结构，从而筛选出氧平衡好、撞击感度低的分子结构；③可大规模并行计算的物化参数预测模块，能够通过大规模并行计算快速地预测出含能化合物分子物化参数，并将密度、生成焓预测结果自动提取到爆轰参数预测模块。为了实现上述任务，本专利技术采取如下的技术解决方案：一种含能化合物计算机辅助设计系统，利用计算机对含能化合物分子结构进行设计以及对含能化合物分子物化参数、爆轰参数进行预估，以开发新的含能化合物。系统包括：用户输入模块，用于用户通过鼠标绘制含能化合物分子的二维平面结构；文件输入/输出模块，用于对已输入的含能化合物分子结构文件进行读取、修改和存储；分子结构转换模块，用于将含能化合物分子的二维平面结构转换成空间三维结构；显示模块，用于显示打开的含能化合物分子结构文件或用户绘制的含能化合物分子结构；爆轰参数预测模块，用于根据含能化合物分子结构的性质来预测分子的爆轰参数；分子组合库生成模块，用于利用组合化学原理生成含能化合物分子组合库；其特征在于，该系统还包括：碎片输入模块，用于用户通过鼠标点击选取期望组合的含能母环及基团碎片；结构预筛模块，用于用户根据应用需求设定氧平衡、撞击感度值进行分子结构预筛；物化参数预测模块，用于根据含能化合物分子结构的性质来预测分子的物化参数；碎片输入模块与分子组合库生成模块连接，分子组合库生成模块与结构预筛模块连接，用户输入模块、文件输入/输出模块、分子组合库生成模块分别与分子结构转换模块连接，分子结构转换模块通过连接的显示模块与物化参数预测模块和爆轰参数预测模块连接，物化参数预测模块与爆轰参数预测模块连接。所述的碎片输入模块包括了41个常用环模板图形和42个常用基团模板图
形，用户可以根据需求直接从中选择环和基团进行组合，设计出新的分子结构。所述的结构预筛模块包括了氧平衡预筛模块和撞击感度预筛模块，用户可以根据需求对设计的分子结构进行氧系数OB(a≤OB≤b)和撞击感度H50(a≤H50≤b)的预筛。所述的物化参数预测模块包括了本地预测模块和网络预测模块。其中网络预测模块包括了服务器端和客户端。服务器端布置在工作站和大型服务器上，用于任务提交和监控功能，主要包括任务池管理模块、任务提交模块、网络通信模块；客户端主要用于为用户提供可视化图形界面及任务提交，包括图形界面模块、ftp文件上传模块、Socket网络通信模块。用户可以将物化参数计算任务，包括预测爆轰性能必需的密度、生成焓参数计算任务传输到服务器端进行大规模并行计算并返回结果。本专利技术的有益效果：本专利技术的含能化合物计算机辅助设计系统，能够提供给用户一套全面、简便、高效的系统来从头开始设计含能化合物分子。用户可以通过用户输入模块来绘制含能化合物分子结构，也可以通过文件输入/输出模块读取含能化合物分子结构，还可以通过碎片输入模块和分子组合库生成模块来“傻瓜式”地设计含能化合物分子结构。在进行合成实验前，用户可以通过结构预筛模块、物化参数预测模块和爆轰参数预测模块对含能化合物进行快速的性能预测，从中筛选出性能优异的含能化合物分子结构，从而避免盲目合成新化合物，并对新型含能化合物的设计提供一些理论依据。该系统具有很好的灵活性、可扩充性，还可以广泛适用于除含能化合物以外的其它化合物分子的设计。附图说明图1是本专利技术的系统结构示意图图2是本专利技术的流程图图3是本专利技术碎片输入模块工作流程图图4是本专利技术结构预筛模块工作流程图图5是本专利技术物化参数预测模块工作流程图图6是本专利技术撞击感度计算的流程图图7是本专利技术服务器端和客户端的通信过程图图8是图3、图4、图5效果的一个具体实施例图下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步的详细说明，但本专利技术的保护范围不仅限于这些实施例。具体实施方式本专利技术的含能化合物计算机辅助设计系统，其设计思路是提供给用户一套全面、简便、高效的系统来从头开始设计含能化合物分子。用户可以根据自身的需要自行选择或者绘制符合其技术条件的含能分子结构，也可以从通过碎片输入模块、分子组合库生成模块、结构预筛模块设计筛选的成千上万个新型含能化合物分子结构中选择需要的含能化合物分子。选择出的含能化合物分子结构可以通过分子结构转换模块由二维结构转换为三维结构，并通过显示模块以三维形式显示出来。显示出的含能化合物分子结构可以通过物化参数预测模块进行快速的物化参数预测，并将分子式、分子量、密度、生成焓的值提取到爆轰参数预测模块进行爆轰参数的预测。爆轰参数的预测也可以将已知的分子式、分子量、密度、生成焓的值直接输入进行预测。参见图1，本专利技术的含能化合物计算机辅助设计系统，利用计算机对含能化合物的分子结构进行设计以及对含能化合物分子性能进行预测，以开发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含能化合物计算机辅助设计系统，利用计算机对含能化合物分子结构进行设计以及对含能化合物分子物化参数、爆轰参数进行预估，以开发新的含能化合物；系统包括：用户输入模块，用于用户通过鼠标绘制含能化合物分子的二维平面结构；文件输入/输出模块，用于对已输入的含能化合物分子结构文件进行读取、修改和存储；分子结构转换模块，用于将含能化合物分子的二维平面结构转换成空间三维结构；显示模块，用于显示打开的含能化合物分子结构文件或用户绘制的含能化合物分子结构；爆轰参数预测模块，用于根据含能化合物分子结构的性质来预测分子的爆轰参数；分子组合库生成模块，用于利用组合化学原理生成含能化合物分子组合库；其特征在于，该系统还包括：碎片输入模块，用于用户通过鼠标点击选取期望组合的含能母环及基团碎片；结构预筛模块，用于用户根据应用需求设定氧平衡、撞击感度值进行分子结构预筛；物化参数预测模块，用于根据含能化合物分子结构的性质来预测分子的物化参数；碎片输入模块与分子组合库生成模块连接，分子组合库生成模块与结构预筛模块连接，用户输入模块、文件输入/输出模块、分子组合库生成模块分别与分子结构转换模块连接，分子结构转换模块通过连接的显示模块与物化参数预测模块和爆轰参数预测模块连接，物化参数预测模块与爆轰参数预测模块连接。...

【技术特征摘要】
1.一种含能化合物计算机辅助设计系统，利用计算机对含能化合物分子结构进行设计以及对含能化合物分子物化参数、爆轰参数进行预估，以开发新的含能化合物；系统包括：用户输入模块，用于用户通过鼠标绘制含能化合物分子的二维平面结构；文件输入/输出模块，用于对已输入的含能化合物分子结构文件进行读取、修改和存储；分子结构转换模块，用于将含能化合物分子的二维平面结构转换成空间三维结构；显示模块，用于显示打开的含能化合物分子结构文件或用户绘制的含能化合物分子结构；爆轰参数预测模块，用于根据含能化合物分子结构的性质来预测分子的爆轰参数；分子组合库生成模块，用于利用组合化学原理生成含能化合物分子组合库；其特征在于，该系统还包括：碎片输入模块，用于用户通过鼠标点击选取期望组合的含能母环及基团碎片；结构预筛模块，用于用户根据应用需求设定氧平衡、撞击感度值进行分子结构预筛；物化参数预测模块，用于根据含能化合物分子结构的性质来预测分子的物化参数；碎片输入模块与分子组合库生成模块连接，分子组合库生成模块与结构预
\t筛模块连接，用户输入模块、文件输入/输出模块、分子组合库生成模块分别与分子结构转换模块连接，分子结构转换模块通过连接...

【专利技术属性】
技术研发人员：来蔚鹏，张鑫贲，刘英哲，尉涛，廉鹏，任淦，朱维良，葛忠学，王伯周，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61