RDKit 操作分子对象

1 引入所需库

#! /usr/bin/python
# coding: utf-8
# rdkit 操作分子对象

from rdkit import Chem

2 获取分子中的原子

smi='CC(C)OC(=O)C(C)NP(=O)(OCC1C(C(C(O1)N2C=CC(=O)NC2=O)(C)F)O)OC3=CC=CC=C3'
mol = Chem.MolFromSmiles(smi)
atoms = mol.GetAtoms()
atoms_num = mol.GetNumAtoms()
print(atoms)  # <rdkit.Chem.rdchem._ROAtomSeq object at 0x1050ddc10>
print(atoms[0])  # <rdkit.Chem.rdchem.Atom object at 0x10aa13760>
print('类型=',type(atoms))  # 类型= <class 'rdkit.Chem.rdchem._ROAtomSeq'>
print('类型0=',type(atoms[0]))  # 类型0= <class 'rdkit.Chem.rdchem.Atom'>
print("省略氢的原子数=",atoms_num)

3 获取原子的座标信息

注：前提，导入的原子必须带有座标信息

print(mol.GetConformer().GetAtomPosition(1)[0])
print(mol.GetConformer().GetAtomPosition(1).x)
print(mol.GetConformer().GetAtomPosition(1).y)
print(mol.GetConformer().GetAtomPosition(1).z)
x,y,z = mol.GetConformer().GetAtomPosition(1)
print(x,y,z)
xyz = list(mol.GetConformer().GetAtomPosition(3))
print(xyz)

4 访问单个原子的信息

访问原子信息可能用到的函数
对原子进行遍历：mol.GetAtoms()
获取原子索引：GetIdx()
获取原子序号：GetAtomicNum()
获取原子符号：GetSymbol()
获取原子连接数（受H是否隐藏影响）：GetDegree()
获取原子总连接数（与H是否隐藏无关）：GetTotalDegree()
获取原子形式电荷：GetFormalCharge()
获取原子杂化方式：GetHybridization()
获取原子显式化合价：GetExplicitValence()
获取原子隐式化合价：GetImplicitValence()
获取原子总的化合价：GetTotalValence()

atom = mol.GetAtomWithIdx(0)
print("标签=", atom.GetSymbol())  # C
print("价电子=", atom.GetExplicitValence()) # 4
print("原子元素周期编号=", atom.GetAtomicNum())  # 6

print("杂化类型=", atom.GetHybridization()) # 返回杂化类型   杂化类型= SP3
print("是否在芳香烃内=", atom.GetIsAromatic ()) # 该原子是否在芳香烃内   是否在芳香烃内= False

# 与该原子连接的氢原子个数
print("该原子连接的氢原子个数=", atom.GetTotalNumHs()) #  该原子连接的氢原子个数= 3

# 返回该原子的所有邻居原子，以元祖的形式返回
neighbors = atom.GetNeighbors() 
print([x.GetAtomicNum() for x in neighbors])  #[6]

4.1 访问所有原子：

print('\t'.join(['id', 'num', 'exp','symbol', 'degree', 'charge', 'hybrid']))
for at in atoms:
    print(at.GetIdx(), end='\t')
    print(at.GetAtomicNum(), end='\t')
    print(at.GetExplicitValence(), end='\t')
    print(at.GetSymbol(), end='\t')
    print(at.GetDegree(), end='\t')
    print(at.GetFormalCharge(), end='\t')
    print(at.GetHybridization())

返回结果
id num exp symbol degree charge hybrid
0 6 1 C 1 0 SP3
1 6 3 C 3 0 SP3
2 6 1 C 1 0 SP3
3 8 2 O 2 0 SP2
4 6 4 C 3 0 SP2
5 8 2 O 1 0 SP2
6 6 3 C 3 0 SP3
7 6 1 C 1 0 SP3
8 7 2 N 2 0 SP3
9 15 5 P 4 0 SP3
10 8 2 O 1 0 SP2
11 8 2 O 2 0 SP3
12 6 2 C 2 0 SP3
13 6 3 C 3 0 SP3
14 6 3 C 3 0 SP3
15 6 4 C 4 0 SP3
16 6 3 C 3 0 SP3
17 8 2 O 2 0 SP3
18 7 3 N 3 0 SP2
19 6 3 C 2 0 SP2
20 6 3 C 2 0 SP2
21 6 4 C 3 0 SP2
22 8 2 O 1 0 SP2
23 7 3 N 2 0 SP2
24 6 4 C 3 0 SP2
25 8 2 O 1 0 SP2
26 6 1 C 1 0 SP3
27 9 1 F 1 0 SP3
28 8 1 O 1 0 SP3
29 8 2 O 2 0 SP2
30 6 4 C 3 0 SP2
31 6 3 C 2 0 SP2
32 6 3 C 2 0 SP2
33 6 3 C 2 0 SP2
34 6 3 C 2 0 SP2
35 6 3 C 2 0 SP2

5 分子中的键操作

同样，每一个键也都是对象，可以通过属性和函数来获取键的信息。

获取分子中键的信息所能用到的函数

对键进行遍历：m.GetBonds()
获取键的索引：GetIdx()
获取键的类型：GetBondType()
以数字形式显示键的类型：GetBondTypeAsDouble()
是否为芳香键：GetIsAromatic()
是否为共轭键：GetIsConjugated()
是否在环中：IsInRing()
是否在n元环中：IsInRingSize(n)
获取起始原子：GetBeginAtom()
获取末尾原子：GetEndAtom()

bonds = mol.GetBonds()  # 对键进行遍历
print(type(bonds))

print('\t'.join(['id', 'type', 'double', 'aromic', 'conjug', 'ring', 'begin', 'end']))
for bond in bonds:
    print(bond.GetIdx(), end='\t')
    print(bond.GetBondType(), end='\t')
    print(bond.GetBondTypeAsDouble(), end='\t')
    print(bond.GetIsAromatic(), end='\t')
    print(bond.GetIsConjugated(), end='\t')
    print(bond.IsInRing(), end='\t')
    print(bond.GetBeginAtomIdx(), end='\t')
    print(bond.GetEndAtomIdx())

分子中键的信息
id type double aromic conjug ring begin end
0 SINGLE 1.0 False False False 0 1
1 SINGLE 1.0 False False False 1 2
2 SINGLE 1.0 False False False 1 3
3 SINGLE 1.0 False True False 3 4
4 DOUBLE 2.0 False True False 4 5
5 SINGLE 1.0 False False False 4 6
6 SINGLE 1.0 False False False 6 7
7 SINGLE 1.0 False False False 6 8
8 SINGLE 1.0 False False False 8 9
9 DOUBLE 2.0 False False False 9 10
10 SINGLE 1.0 False False False 9 11
11 SINGLE 1.0 False False False 11 12
12 SINGLE 1.0 False False False 12 13
13 SINGLE 1.0 False False True 13 14
14 SINGLE 1.0 False False True 14 15
15 SINGLE 1.0 False False True 15 16
16 SINGLE 1.0 False False True 16 17
17 SINGLE 1.0 False False False 16 18
18 AROMATIC 1.5 True True True 18 19
19 AROMATIC 1.5 True True True 19 20
20 AROMATIC 1.5 True True True 20 21
21 DOUBLE 2.0 False True False 21 22
22 AROMATIC 1.5 True True True 21 23
23 AROMATIC 1.5 True True True 23 24
24 DOUBLE 2.0 False True False 24 25
25 SINGLE 1.0 False False False 15 26
26 SINGLE 1.0 False False False 15 27
27 SINGLE 1.0 False False False 14 28
28 SINGLE 1.0 False False False 9 29
29 SINGLE 1.0 False True False 29 30
30 AROMATIC 1.5 True True True 30 31
31 AROMATIC 1.5 True True True 31 32
32 AROMATIC 1.5 True True True 32 33
33 AROMATIC 1.5 True True True 33 34
34 AROMATIC 1.5 True True True 34 35
35 SINGLE 1.0 False False True 17 13
36 AROMATIC 1.5 True True True 24 18
37 AROMATIC 1.5 True True True 35 30

5.1 也可以通过索引获取键：

# 通过索引获取键 SINGLE
print('通过索引获取键',mol.GetBondWithIdx(3).GetBondType())  

6 获取分子中所有的环

查看所有最小环(smallest set of smallest rings, SSSR）的信息：GetSymmSSSR()

ssr = Chem.GetSymmSSSR(mol)
num_ring = len(ssr)
print("环的个数=", num_ring)   #环的个数= 3
for ring in ssr:
    print('ring consisted of atoms id:', list(ring))

环信息
ring consisted of atoms id: [14, 13, 17, 16, 15]
ring consisted of atoms id: [19, 20, 21, 23, 24, 18]
ring consisted of atoms id: [31, 32, 33, 34, 35, 30]

获取分子环信息用到的函数
直接获取环的信息：GetRingInfo()
查看一共有几个环：NumRings()
查看原子在几个环中：NumAtomRings()
查看id为n的原子是否在n1元环中.IsAtomInRingOfSize(n, n1)
查看id为n的键是否在n1元环中.IsBondInRingOfSize(n , n1)

ri = mol.GetRingInfo()
print('分子中环的个数=',ri.NumRings())  # 分子中环的个数= 3
print(ri.NumAtomRings(2))  # 0
print(ri.IsAtomInRingOfSize(3,3))  # False
print(ri.IsBondInRingOfSize(2,3))  # False