[发明专利]化学反应规则库的生成方法及生成化学反应网络的方法

权利要求书

1.一种化学反应规则库的生成方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)根据物种中包含的原子和化学键将已知的化学反应方程式中的反应物种和产物物种转化成拓扑矩阵表达；

2)将反应物种的拓扑矩阵组合，得到反应态拓扑矩阵TS-f；将产物物种的拓扑矩阵组合，得到产物态拓扑矩阵TS-p；根据拓扑矩阵最简变换的方式将TS-f变换为TS-p，并将变换过程记录为反应矩阵；

根据反应矩阵中成断键变化得到反应物种中的反应中心原子和子结构，所述子结构包括所述反应物种的反应中心原子、设定的拓扑距离内的其他原子以及原子之间的连接方式；

将子结构和反应矩阵储存在反应规则子模块中；

3)将各个化学反应方程式生成的反应规则子模块组成反应规则库。

2.根据权利要求1所述的一种化学反应规则库的生成方法，其特征在于，所述步骤2)中TS-f变换为TS-p的变换过程采用如下方法得到：

根据已有的TS-p矩阵和TS-f对应的元素序列，按照元素守恒，即同种元素对应的前提下，通过合同变换将TS-f变换为TS-p；将反应矩阵每行每列取绝对值求和最小时，定义为最简变换；

优选的，所述步骤2)中反应中心原子采用如下方法确定：

得到的反应矩阵中1为成键位置，-1为断键位置，0为不反应的位置；反应矩阵中非零位置的行号或列号即为反应中心原子。

3.根据权利要求1所述的一种化学反应规则库的生成方法，其特征在于，所述步骤1)中根据物种中包含的原子和化学键将已知的化学反应方程式中的反应物种和产物物种转化成拓扑矩阵表达的方式具体为：对物种分子的每个原子进行编号，根据编号建立邻接矩阵，邻接矩阵中的数字表示化学键信息；

优选的，所述邻接矩阵中的化学键信息中：单键连接对应的值为1，双键连接对应的值为2，三键连接对应的值为3，无连接对应的值为0；

优选的，所述物种拓扑矩阵表达包括气相分子、分子筛活性中心和活性中间体的表达中的一种；

优选的，将分子筛转化成拓扑矩阵表达的过程中，将整个活性位置包含的原子结构作为一个整体进行编号。

4.根据权利要求1所述的一种化学反应规则库的生成方法，其特征在于，通过6个拓扑矩阵表示一个化学反应方程式，其中2个拓扑矩阵表示反应物种，2个拓扑矩阵表示产物物种，2个反应物种的拓扑矩阵合并得到反应态拓扑矩阵TS-f，2个产物物种的拓扑矩阵合并得到产物态拓扑矩阵TS-p。

5.根据权利要求4所述的一种化学反应规则库的生成方法，其特征在于，所述步骤2)中得到分别对应2个反应物种2个子结构；如果反应方程式为单分子反应，则将一个子结构设为空集。

6.根据权利要求1所述的一种化学反应规则库的生成方法，其特征在于，所述步骤3)中将反应中心原子相同的反应规则子模块合并为一类反应规则；再将得到的各类反应规则组合得到反应规则库。

7.一种生成化学反应网络的方法，其特征在于，使用权利要求1-6中任一种生成方法得到的化学反应规则库对需要生成化学反应网络的反应体系进行分析，生成化学反应网络。

8.根据权利要求7所述的一种生成化学反应网络的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

a)将需要生成化学反应网络的反应物种、中间体物种、产物物种转化成拓扑矩阵表达，形成物种库；

b)调用化学反应规则库，对物种库中的各个物种的拓扑矩阵进行对比；如果物种库中的拓扑矩阵包含一项反应规则子模块中的全部子结构，则根据拓扑矩阵和所述反应规则子模块中的反应矩阵，得到过渡态的产物拓扑矩阵TS-p，根据产物拓扑矩阵TS-p得到产物；

c)使用化学反应规则库对物种库中的全部物种进行对比后，列出步骤b)中发生的所有化学反应，得到化学反应网络。