本发明专利技术公开了一种新型的基于MOL文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法。主要适用于氮杂环含能化合物的虚拟合成，通过对目标化合物进行拆分、取代等操作，得到它可能的前体化合物。该方法中，所有的规则结构和目标结构均采用MOL文件格式进行描述。经验证，该方法对于含能化合物的虚拟合成具有良好效果。使用C++语言开发该方法的应用程序，可以快速地生成目标化合物的可能前体，在指导氮杂环含能化合物的合成方面具有良好的应用前景，对减少实验工作的盲目性，降低新型氮杂环含能化合物研发成本具有特别重要的意义。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种新型的基于MOL文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法。 该方法主要适用于氮杂环含能化合物的虚拟合成，通过对目标化合物进行拆分、取代等操 作，得到它可能的前体化合物。
技术介绍
寻求新的高能量密度化合物已成为全球含能材料领域密切关注的焦点。氮杂环化 合物具有密度高、生成焓高、热稳定性好和感度较低等优点，对于大幅度提高混合炸药的威 力以及低特征信号推进剂和洁净推进剂能量具有重要的意义。但由于含能化合物具有一定 的危险性，其合成和性能测试存在一定的安全隐患，而且对于开发新型含能化合物既费时、 费力，又缺少必要的理论依据，具有一定的盲目性。以上因素决定了当前的含能化合物设计 开发缺乏创新性，也难以满足目前武器弹药对新型含能化合物的需求。因此，迫切需要寻找 一种高效省力的合成方法。因此如何利用功能强大的计算机技术来代替或部分代替设计人 员的工作，指导新型含能化合物设计，降低实验成本，提高合成人员的安全性，成为亟待解 决的重要研究课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种基于MOL文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法。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基于MOL文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法，其特征在于，该方法在 对现有氮杂环含能化合物通过已有的合成规律进行分析的基础上，通过对目标化合物进行 拆分、取代的操作，得到它可能的前体化合物；具体按下列步骤进行 步骤一，制定氮杂环含能化合物虚拟合成的规则； 步骤二，对于目标化合物，找出适用于该目标化合物的规则； 步骤三，根据规则结构与目标结构的对应关系，找出要操作的关键化学键； 步骤四，对关键化学键进行操作； 步骤五，提取新的化合物结构；步骤六，使用C++开发模块化的氮杂环含能化合物虚拟合成程序。本专利技术利用对现有氮杂环含能化合物通过已有的合成规律进行分析，自动产生符 合一定规律的前体结构，而这些规律也可以进一步用来设计新型氮杂环含能化合物的合成 路线。该方法具有快速、准确生成目标含能化合物结构合成路线的特点。附图说明图1表示虚拟合成算法流程； 图2表示合成卤代呋咱规则示意图；图3表示断键方法； 图4表示MOL添加基团示例； 图5表示添加基团并使之美观流程； 图6表示目标结构的分子； 图7表示最终的前体结构；以下结合附图和实施例对本专利技术作进一步的详细说明。 具体实施例方式本专利技术的基于MOL文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法，其设计思路是 针对现有氮杂环含能化合物，通过已有的合成规律进行分析，通过对目标化合物进行拆分、 取代等具体操作，得到它可能的前体化合物。具体按下列步骤进行步骤一，制定氮杂环含能化合物虚拟合成的规则，规则内容是类似逆合成子的一个主 体结构框架，该结构由MOL文件格式表示，规定原子列表中的第12列来存储需要操作的原 子标记信息，第13列存储分子结构中原子的来源信息，并且用键列表的第5列存储键的形 成情况。步骤二，对于目标化合物，找出适用于该目标化合物的规则；目标化合物的规则利 用VF算法的匹配方法得到。步骤三，根据规则结构与目标结构的对应关系，找出要操作的关键化学键；利用 VF算法中的状态空间所记录的规则分子结构的原子和用户输入的目标分子的原子之间的 对应匹配，修改目标分子的原子列表中两个留项，找到目标结构的关键化学键。步骤四，对关键化学键进行操作，操作方法是定义一系列的操作，操作的对象是MOL文件格式表示，由于分子结构是以MOL文件格式 表示的，因此对关键化学键的操作就是对MOL文件操作，它们是(1)MOL断键操作从MOL格式来看，断开一个键，是从键表中删去一行键的信息；假设要断开的键两端原 子序号分别是i和j，然后，遍历其他键的信息，凡是与i有键的其他原子，必属反应物之一； 如果在这个过程中也找到了 j，那说明i和j属于同一个反应物，断键相当于成环(因为分析 的是产物);否则，那些没有涉及到的原子(包括j)键，应该属于另一个反应物。这个过程其 实是一个具有普适性的算法，能够用来拆分由一个MOL数据结构存储的多个分子；(2)MOL改变键操作从MOL格式来看，改变一个键，是查找键表并修改键级；如把第i号原子和第j号原子 的键之间的单键变为双键(或三键)，就是要在键表中找到两端原子序号分别是i (或j)和 j (或i)的键信息，修改其键级，把1改为2 (或3)；(3)MOL键添加操作从MOL格式来看，添加一个键，是从键表中添加一行键的信息；如在第5号，第6号原子 之间添加一个单键则是在键表中填加了一个连接信息。其存储结构是5 6 1 0 0 0 0，其中5和6代表了原子序号，1代表单键，其余的0代表其他属性。(4) MOL添加基团操作从MOL格式来看，给一个分子结构添加一个基团，S卩反应物的分子结构加上一个基团 就可以得到产物的分子结构，是可以在原子列表中加入这个基团的原子列表信息，键列表 中加入这个基团的键列表信息，并且连接相关的键；然而，一个分子结构加入一个基团时， 该基团的坐标信息可能与原分子结构的某些原子重合或发生冲突，使得结果不直观；因此， 需要通过对该分子和基团作适当的旋转和平移操作，来实现基团的添加。步骤五，提取新的化合物结构通过标记，提取新的结构，得到目标化合物的前体。步骤六，使用C++开发模块化的氮杂环含能化合物虚拟合成程序。通过以上步骤就可以完成拆分，成环等其他策略的虚拟合成。本专利技术根据逆合成子的原理和VF算法来实现逆合成算法。经验证，该方法对于含 能化合物的虚拟合成具有良好效果。使用C++语言开发该方法的应用程序，可以快速地生 成目标化合物的可能前体，在指导氮杂环含能化合物的合成方面具有良好的应用前景，对 减少实验工作的盲目性，降低新型氮杂环含能化合物研发成本具有特别重要的意义。以下结合图1说明虚拟算法流程启动程序，输入目标结构，提取出目标结构的相 关信息，对规则库中的规则进行逐一匹配，当匹配时，获取规则结构与目标结构之间的对应 关系，做相应标记，找出关键化学键，并根据规则中的操作对目标结构进行操作，根据标记 信息提取新分子结构信息。结合图2和下表1，说明取代规则示例 MOL文件由两部分组成头文件块和连接表块。表1的骨架MOL文件中1一3行是头文件块，其他的属于连接表。在连接表块中， 第4行是计数块，标明文件中的分子由多少原子组成，包含多少个键，分子是否为手性等； 第5—11行是原子块表，每个原子的信息用一行表示，包括笛卡尔坐标、原子符号、元素周 期表中的质量的差别、电荷和9个其他的属性；第12—18行是键块表，每个键亦用一行表 示，包括第一个原子序号、第二个原子序号、键类型(1代表单键，2代表双键等)以及一些其 他属性；最后一行表示属性块表。对于合成卤代呋咱规则，采取MOL格式的存储结构，对原子信息的第12列作标记 1，2等，指出相关操作断开标记为1，2的原子之间的键，并在1号标记的原子上连接一个 官能团硝基。表1 卤代呋咱规则的存储结构5结合图3和下表2，说明MOL断键示例具体到逆合成反应，可以通过键表中的对应关 系，得知应该断开的键信息，即在MOL文件原子编号中对应的第6号原子和第7号原子之间 的键应该断开。从第3号和第7号原子出发的键的连接信息，进行重新的连接本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种基于ＭＯＬ文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法，其特征在于，该方法对现有氮杂环含能化合物通过已有的合成规律进行分析，通过对目标化合物进行拆分、取代的操作，得到它可能的前体化合物；具体按下列步骤进行：步骤一，制定氮杂环含能化合物虚拟合成的规则；步骤二，对于目标化合物，找出适用于该目标化合物的规则；步骤三，根据规则结构与目标结构的对应关系，找出要操作的关键化学键；步骤四，对关键化学键进行操作；步骤五，提取新的化合物结构；步骤六，使用Ｃ＋＋开发模块化的氮杂环含能化合物虚拟合成程序。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：葛忠学，廉鹏，来蔚鹏，王伯周，郭凌星，刘永东，李华，常海波，尉涛，
申请(专利权)人：西安近代化学研究所，
类型：发明
国别省市：87
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