SMILES
SMILES,ili pojednostavljena molekulska specifikacija inputnih linijskih podataka (engl.simplified molecular input line entry specification), je specifikacija za nedvosmisleno opisivanje strukturehemijskihmolekulakoristeći relativno kratkeASCIInizove simbola.[1][2][3][4]SMILES niske se mogu učitati u većinumolekulskih editoraza konverziju nazad udvo-dimenzionalnecrteže ilitri-dimenzionalnemodele molekula.
Originalnu SMILES specifikaciju su razviliArthur WeiningeriDavid Weiningerkasnih1980-tih godina. Ona je od tada bila modifikovana i proširena od strane drugih, pogotovu od strane kompanijeDaylight Hemijski Informacioni Sistemi Inc.2007.godine,otvoreni standardpod imenomOpenSMILESje razvijen od straneBlue Obeliskslobodni-kod hemijske zajednice. Neke of drugih postojećih 'linearnih' notacija suWiswesser linijska notacija(WLN),ROSDALiSLN(Tripos Inc).
Augusta2006.godineIUPACje uveoInChIkao standard za reprezentaciju formula. Za SMILES se generalno smatra da imaju prednost u pogledu lakoće čitanja u odnosu na InChI. Pored toga, SMILES imaju široku bazu softverske podrške sa opsežnom teoretskom (npr.,graf teorija) zaleđinom.
Terminologija
[уреди|уреди извор]Termin SMILES se odnosi na linijsku notaciju za kodiranje molekulskih struktura. Specifični primeri struktura se striktno zovu SMILES nizovi simbola. Međutim, uobičajeno da se termin SMILES koristi za pojedinačne molekule i za nizove molekula; tačno značenje je očevidno iz konteksta. Terminikanoničkiiizomernimogu da dovedu do zabune kad su primenjeni na SMILES. Termini opisuju različite atribute SMILES nizova znakova, i nisu međusobno ekskluzivni.
Tipično, više jednako validnih SMILES može biti napisano za molekul. Na primer, CCO, OCC i C(O)C svi specificiraju struktureetanola.Razvijeni su algoritmi koji omogućavaju da se isti SMILES generiše za molekul nezavisno od redosleda atoma u strukturi. Takvi SMILES su jedinstveni za svaku strukturu, mada su zavisni od korišćenog algoritma za kanonikalizaciju redosleda atoma u toku njihovog generisanja, i oni se nazivajukanonički SMILES.Ti algoritmi prvo konvertuju SMILES u internu reprezentaciju molekulske strukture, i koriste molekularni graf kao bazu za određivanje jedinstvenog redosleda atoma. Oni ne manipulišu neposredno linerane nizove znakova. Različiti algoritmi za generisanjekanoničkih SMILESsu razvijeni, uključujući one od straneDaylight Hemijskih Informacionih sistema,OpenEye naučnog softvera,MEDITiGrupe za hemijsko računarstvo.Univerzalni način primenekanoničkih SMILESje indeksiranje i osiguravanje jedinstvenosti molekula ubazama podataka.
SMILES notacija omogućava specificiranjekonfiguracije na tetraedarskim centrima,i geometrije dvostrukih veza. To su strukturne osobine koje se ne mogu specifirati samo na osnovu konektivnosti i SMILES koji kodiraju te informacije se nazivajuizomerni SMILES.Značajna karakteristika ovih pravila je da ona dozvoljavaju rigoroznu delimičnu specifikaciju hiralnosti. Terminizomerni SMILESse isto koristi za SMILES kod kojih suizotopispecificirani.
Graf-bazirana definicija
[уреди|уреди извор]U smislu graf baziranih računarskih procedura, SMILES je niska koja se formira ispisivanjem simbola čvorova u redosledudubinski prioritizovanepretrage drvetahemijskog grafa.Hemijski graf se pripremi odstranjivanjem vodonikovih atoma, i otvaranjem prstenova tako da se formira grafrazgranatog drveta.Na mestima otvaranja prstenova, povezani čvorovi se obeležavaju numeričkim oznakama. Zagrade se koriste za označavanje grananja stabla.
Primeri
[уреди|уреди извор]Atomi
[уреди|уреди извор]Atomisu predstavljeni standardnim oznakamahemijskih elemenata,u uglastim zagradama, npr. [Au] zazlato.Zagrade se mogu izostaviti za "organski pod-skup": B, C, N, O, P, S, F, Cl, Br, i I. Svi drugi elementi moraju biti navedeni u zagradama. Ako su zagrade izostavljene, korektan broj implicitnih vodonikovih atoma se podrazumeva, npr. SMILES zavoduje jednostavno O.
Atom sa jednim ili više električnih naboj(a) se okružava zagradama (nezavisno od atomskog tipa), čemu sledi simbol H ako je atom vezan za jedan ili više atoma vodonika (tome dalje sledi broj vodonika ukoliko ih ima više: NH4 zaamonijum), i iza toga dolazi znak '+' za pozitivni naboj ili '-' za negativni naboj. Broj naboja se specificira posle znaka (ukoliko je veći of jedan); međutim, isto je moguće napisati znak onoliko puta koliko naboja jon sadrži: umesto "Ti+4", može se napisati "Ti++++" (TitanijumIV, Ti4+). Iz ovoj sledi, da sehidroksidanjonpredstavlja sa [OH-],oksonijumkatjonsa [OH3+], ikobaltIIIkatjon(Co3+) nože biti [Co+3] ili [Co+++].
Veze
[уреди|уреди извор]Veze izmeđualifatičnihatoma se podrazumevaju da su jednostruke ukoliko nije drugačije specificirano i one proizilaze iz susednosti atoma u SMILES. Na primer SMILES zaetanolmože biti napisan kao CCO. Oznake za zatvaranje prstena se koriste za indiciranje povezanosti između ne-susednih atoma u SMILES, što se zacikloheksanidioksanmože napisati kao C1CCCCC1 i O1CCOCC1 respektivno. Za drugi prsten, oznake će biti 2 (naftalin:c1cccc2c1cccc2), itd. Posle 9, oznaka mora biti predhođena sa '%', da be se mogla diferencirati od dve različite oznake vezane za isti atom (~C12~ znači da je atom ugljenika mesto zatvaranja prstenova sa oznakama 1 i 2, dok ~C%12~ indicira samo jednu oznaku, 12). Dvostruke i trostrukevezese predstavljaju simbolima '=' i '#' respektivno kao što je ilustrovanu sa SMILES O=C=O (karbon dioksid) i C#N (cijanovodonik).
Aromatičnost
[уреди|уреди извор]AromatičniC, O, S i N atomi se pišu malim slovima 'c', 'o', 's' i 'n' respektivno.Benzen,piridinifuranse mogu predstaviti sa: c1ccccc1, n1ccccc1 i o1cccc1. Veze između aromatičnih atoma se podrazumevaju da su aromatične, mada se one mogu eksplicitno specifirati koristeći ':' simbol. Aromatični atomi mogu biti jednostruko vezani jedan s drugim, ibifenilse može zapisati kao c1ccccc1-c2ccccc2. Aromatični azot vezan za vodonik, kao što se nalazi upirolumora biti reprezentiran kao [nH], iimidazolse piše u SMILES notaciji kao n1c[nH]cc1.
- DaylightiOpenEyealgoritmi za generisanje kanoničkih SMILES se razlikuju u njihovom tretmanu aromatičnosti.
Grananje
[уреди|уреди извор]Grananje se opisuje zagradama, kao u CCC(=O)Opropionsku kiselinui C(F)(F)F zafluoroform.Supstituisani prstenovi se mogu napisati sa tačkom granja na ringu kao što je ilustrovano sa SMILES COc(c1)cccc1C#N (pogledajte prikaz) i COc(cc1)ccc1C#N (pogledajte prikaz) koji kodiraju 3 i 4-cijanoanizol izomere. Zapisivanje SMILES za supstituisane prstenove na ovaj način čini ih lakšim za čitanje.
Stereohemija
[уреди|уреди извор]Konfiguracija oko dvostruke veze se specificira koristeći znakove "/" i "\". Na primer, F/C=C/F (pogledajte prikaz) je reprezentacijatrans-difloroetena,kod koje su atomi flora na suprotnim stranama dvostruke veze, dok F/C=C\F (pogledajte prikaz) je jedna of mogućih reprezentacijacis-difloroetena,kod koje su F atomi na istoj strani dvostruke veze, kao što je prikazano na slici.
Konfiguracija na tetrahedralnom ugljeniku se specificira sa @ ili @@. L-alanin,rasprostranjenijienantiomeraminokiselinealaninse može zapisati kao N[C@@H](C)C(=O)O (pogledajte prikaz). Oznaka @@ ukazuje da, kad se posmatra od azota duž veze ka hiralnom centru, sekvenca supstituenata je vodonik (H), metil (C) i karboksilat (C(=O)O) u smeru kazaljki na satu. D-Alanin se može napisati kao N[C@H](C)C(=O)O (pogledajte prikaz). Redosled supstituenata u SMILES niski je veoma važan i D-alanin se isto tako može kodirati sa N[C@@H](C(=O)O)C (pogledajte prikaz).
Izotopi
[уреди|уреди извор]Izotopise specificiraju sa brojem jednakim celobrojnoj izotopskoj masi ispred atomskog simbola.Benzenu kome je jedan atomugljenik-14se piše kao [14c]1ccccc1 ideuterohloroformje [2H]C(Cl)(Cl)Cl.
Primeri primene
[уреди|уреди извор]Molekul | Struktura | SMILES Formula |
---|---|---|
Diazot | N≡N | N#N |
Metil izocijanat(MIC) | CH3–N=C=O | CN=C=O |
Bakar(II) sulfat | Cu2+SO42- | [Cu+2].[O-]S(=O)(=O)[O-] |
Oenantotoksin(C17H22O2) | CCC[C@@H](O)CC\C=C\C=C\C#CC#C\C=C\CO | |
PiretrinII (C21H28O3) | COC(=O)C(\C)=C\C1C(C)(C)[C@H]1C(=O)O[C@@H]2C(C)=C(C(=O)C2)CC=CC=C | |
AflatoksinB1 (C17H12O6) | O1C=C[C@H]([C@H]1O2)c3c2cc(OC)c4c3OC(=O)C5=C4CCC(=O)5 | |
Glukoza(glukopiranoza) (C6H12O6) | OC[C@@H](O1)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H](O)1 | |
KuskutiniliBergenin(rezin) (C14H16O9) | OC[C@@H](O1)[C@@H](O)[C@H](O)[C@@H]2[C@@H]1c3c(O)c(OC)c(O)cc3C(=O)O2 | |
Feromonkalifornijkihštitastih vaši | CC(=O)OCCC(/C)=C\C[C@H](C(C)=C)CCC=C | |
2S,5R-halkogran:feromonpotkorne bubePityogenes chalcographus[5] | CC[C@H](O1)CC[C@@]12CCCO2 | |
Vanilin | O=Cc1ccc(O)c(OC)c1 | |
Melatonin(C13H16N2O2) | CC(=O)NCCC1=CNc2c1cc(OC)cc2 | |
Flavopereirin(C17H15N2) | CCc(c1)ccc2[n+]1ccc3c2Nc4c3cccc4 | |
Nikotin(C10H14N2) | CN1CCC[C@H]1c2cccnc2 | |
Alfa-tujone(C10H16O) | CC(C)[C@@]12C[C@@H]1[C@@H](C)C(=O)C2 | |
Tiamin(C12H17ClN4OS+) (vitamine B1) |
OCCc1c(C)[n+](=cs1)Cc2cnc(C)nc(N)2 |
Ilustracija molekula sa više od 9 prstenova,Cefalostatin-1[6](steroidni trisdeka cikličnipirazinsaempirijskom formulomC54H74N2O10izolovanog izIndijskog OkeanaizhemichordataCephalodiscus gilchristi):
Počevši od metil radikala na levoj strani slike dobija se:
C[C@@](C)(O1)C[C@@H](O)[C@@]1(O2)[C@@H](C)[C@@H]3CC=C4[C@]3(C2)C(=O)C[C@H]5[C@H]4CC[C@@H](C6)[C@]5(C)Cc(n7)c6nc(C[C@@]89(C))c7C[C@@H]8CC[C@@H]%10[C@@H]9C[C@@H](O)[C@@]%11(C)C%10=C[C@H](O%12)[C@]%11(O)[C@H](C)[C@]%12(O%13)[C@H](O)C[C@@]%13(C)CO
(Obratite pažnju na '%' ispred indeksa oznaka zatvaranja prstenova iznad 9, pogledajte paragraf "Veze", iznad).
Drugi SMILES primeri
[уреди|уреди извор]SMILES notacija je ekstenzivno opisana uSMILES teorijskom uputstvukoje je objavila kompanijaDaylight Hemijski Informacioni Sistemi,i brojni ilustrovani primeri su dati. Daylightoruđe za prikazpruža mogućnost korisnicima da provere njihove SMILES primere, i vredno je edukativno sredstvo.
Ekstenzije
[уреди|уреди извор]SMARTS(engl.SMILES arbitrary target specification) je linijska notacija za specifikaciju podstrukturnih obrazaca molekula. Dok ona koristi većinom iste simbole kao SMILES, ona takođe dozvoljava specifikacijudžokeratoma i veza, koji se mogu koristiti za definisanje podstrukturnih upita za pretraguhemijskih baza podataka.Jedna česta miskoncepcija je da se SMARTS-bazirana podstrukturna pretraga sastoji od podudaranja SMILES i SMARTS niski. Zapravo, SMILES i SMARTS niske se prvo konvertuju u internu graf reprezentaciju koja se pretražuje zapodgrafizomorfizam.SMIRKSje linijska notacija za specificiranje reakcionih transformacija.
Konverzija
[уреди|уреди извор]SMILES se mogu konvertovati nazad u 2-dimenzionu reprezentaciju koristeći algoritam za generisanje strukturnog dijagrama (Helson, 1999). Ta konverzija nije uvek nedvosmislena. Konverzija u 3-dimenzionu reprezentaciju se može ostariti putem energijsko minimizacionih pristupa. Postoje mnogi dostupni programi i veb-bazirani konverzioni servisi.
Vidi još
[уреди|уреди извор]- SMARTSjezik za specifikaciju podstrukturnih upita.
- SYBYL Linijska Notacija(SLN)
- Molekularni Upitni Jezik-upitni jezikkoji sa podrškom za numeričke osobine, npr. fiziko-hemijske vrednosti ili razdaljine
- Hemijski Razvojni Pribor(2D raspored i konverzija)
- Internacionalni Hemijski Identifikator(InChI), besplatna i otvorena SMILES alternative, koju je razvioIUPAC.
- OpenBabel,JOELib,OELib(konverzija)
Reference
[уреди|уреди извор]- ^Anderson, E.; Veith, G.D; Weininger, D. (1987).SMILES: A line notation and computerized interpreter for chemical structures(Report No. EPA/600/M-87/021 изд.). U.S. EPA, Environmental Research Laboratory-Duluth, Duluth, MN 55804.
- ^Weininger, D. (1988). „SMILES, a chemical language and information system. 1. Introduction to methodology and encoding rules”.J. Chem. Inf. Comput. Sci.28(31–36): 31—36.S2CID5445756.doi:10.1021/ci00057a005.
- ^Weininger, D.; Weininger, A.; Weininger, J.L. (1989). „SMILES. 2. Algorithm for generation of unique SMILES notation”.J. Chem. Inf. Comput. Sci.29(2): 97—101.S2CID6621315.doi:10.1021/ci00062a008.
- ^Helson, H.E. (1999). „Structure Diagram Generation”.Rev. Comput. Chem. Edited by Lipkowitz, K. B. And Boyd, D. B. Wiley-VCH, New York:313—398.
- ^ISOLATION OF PHEROMONE SYNERGISTS OF BARK BEETLE, Pityogenes chalcographus, FROM COMPLEX INSECT-PLANT ODORS BY FRACTIONATION AND SUBTRACTIVE-COMBINATION BIOASSAY
- ^PubChem Compound CID=183413 (Cephalostatin-1)
Literatura
[уреди|уреди извор]- Anderson, E.; Veith, G.D; Weininger, D. (1987).SMILES: A line notation and computerized interpreter for chemical structures(Report No. EPA/600/M-87/021 изд.). U.S. EPA, Environmental Research Laboratory-Duluth, Duluth, MN 55804.
Spoljašnje veze
[уреди|уреди извор]- Mediji vezani za članakHemijska jedinjenjana Vikimedijinoj ostavi
Specifikacije
[уреди|уреди извор]- SMILES - Pojednostavljeni hemijski jezik
- OpenSMILES
- SMARTS - SMILES ekstenzija
- Daylight SMILES uputstvo
- SMILES parsiranje
SMILES vezane softverske servisi
[уреди|уреди извор]- SMILES prevodilac i generator strukturnih fajlova
- PubChem strukturni editor
- smi23d– Generacija 3D koordinata
- Daylight prikaz– Translacija SMILES formula u grafike
- GIF/PNG-kreator za 2D crteže hemijskih struktura
- JME molekulski editorАрхивиранона сајтуWayback Machine(28. април 2001)
- ACD/ChemSketchАрхивиранона сајтуWayback Machine(18. октобар 2006)
- MarvinChemAxon– online hemijski editor
- Instant JChemChemAxon– program za manipulaciju SMILES struktura
- JChem za –{ExcelChemAxon– MS Excel add-in
- Smormo-Ed– molekulski editor za Linux
- InChI.info– nezvanični InChI vebsajt
- Balloon– Besplatni program za generisanje 3D koordinata i konformacionu analizu
- Dingo– IUPAC-usaglašena kros-platformska biblioteka
- Open Babel
- Bioclipse