[发明专利]基于MOL文件格式的氮杂环含能化合物虚拟合成的方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

本发明的目的在于，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，本发明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。

本发明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发明作进一步的详细说明。

具体实施方式

本发明的基于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