如何使用 RDKit 将氢原子替换为另一个原子？

Question

假设我有如下分子。

smile = 'C(CN)SS'
mol = Chem.MolFromSmiles(smile)

可以看出，N有两个氢原子，S有一个氢原子。我想用碳代替那些氢。

我可以通过下面的代码找到相邻的原子。但是，它只有 returns 个非氢原子。而且，我不知道如何用碳代替氢。

for atom in mol.GetAtoms():
    if atom.GetAtomicNum() != 6 and atom.GetTotalNumHs() > 0: 
        print("Neighbors", [x.GetAtomicNum() for x in atom.GetNeighbors()])

如果您有任何想法，非常感谢您指导我。

Answer 1

你不能将氢视为原子对象的原因是因为这里这些氢被建模为隐式氢。隐式和显式氢之间的区别在this article中得到了很好的总结。这也可以使用 rdkit 看到：

smiles = 'C(CN)SS'
mol = Chem.MolFromSmiles(smiles)

for atom in mol.GetAtoms():
    if atom.GetAtomicNum() != 6 and atom.GetTotalNumHs() > 0:
        element = atom.GetSymbol()
        implicit = atom.GetNumImplicitHs()
        explicit = atom.GetNumExplicitHs()
        print(element, 'Implicit:', implicit, 'Explicit:', explicit)

>>> N Implicit: 2 Explicit: 0 
>>> S Implicit: 1 Explicit: 0

您可以轻松地将原子设置为显式：

mol = Chem.AddHs(mol)

更改子结构最简单的方法是使用函数 Chem.ReplaceSubstructs:

match = Chem.MolFromSmarts('[NH2]')
repl = Chem.MolFromSmarts('N(-C)-C')
new_mol = Chem.ReplaceSubstructs(mol, match, repl)

好的，考虑到您想将与非碳原子相连的任何氢变成碳，您可以这样做：

smiles = 'C(CN)SS'
mol = Chem.MolFromSmiles(smiles)
mol = Chem.AddHs(mol)

edit = Chem.RWMol(mol)
for atom in edit.GetAtoms():
    if atom.GetAtomicNum() != 6:
        for nbr in atom.GetNeighbors():
            if nbr.GetAtomicNum() == 1:
                nbr.SetAtomicNum(6)

Chem.SanitizeMol(edit)
mol = Chem.RemoveHs(edit)  # Also converts back to standard Mol

Answer 2

这是一种使用 ReplaceSubstructs() 的方法。

from rdkit import Chem

repl = Chem.MolFromSmiles('C')

patt = Chem.MolFromSmarts('[#1;$([#1][!#6])]')      # hydrogen not on carbon
#patt = Chem.MolFromSmarts('[#1;$([#1][#7,#16])]')   # hydrogen on nitrogen or sulfur

mol = Chem.AddHs(Chem.MolFromSmiles('C(CN)SS'))

rms = Chem.ReplaceSubstructs(mol, patt, repl, replaceAll=True)

newMol = Chem.RemoveHs(rms[0])

如何使用 RDKit 将氢原子替换为另一个原子？

How to replace Hydrogen atom with another atom using RDKit?

replace

rdkit