RDKit|操作分子对象

引入所需库

from rdkit import Chem
from rdkit.Chem import Draw

获取分子中的原子

smi='C1CCCCCC1'
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)

# <rdkit.Chem.rdchem._ROAtomSeq object at 0x7f349ad6b8d0>
# <rdkit.Chem.rdchem.Atom object at 0x7f349ad6b930>
# 类型= <class 'rdkit.Chem.rdchem._ROAtomSeq'>
# 类型0= <class 'rdkit.Chem.rdchem.Atom'>
# 省略氢的原子数= 7

获取原子的坐标信息

注：前提，导入的原子必须带有坐标信息

mol = Chem.MolFromPDBFile("./data/single.pdb")
Draw.MolToImage(mol)


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)

访问单个原子的信息

访问原子信息可能用到的函数

  • mol.GetAtoms()：对原子进行遍历
  • GetIdx()：获取原子索引
  • GetAtomicNum()：获取原子序号
  • GetSymbol()：获取原子符号
  • GetDegree()：获取原子连接数（受H是否隐藏影响）
  • GetTotalDegree()：获取原子总连接数（与H是否隐藏无关）
  • GetFormalCharge()：获取原子形式电荷
  • GetHybridization(): 获取原子杂化方式
  • GetExplicitValence(): 获取原子显式化合价
  • GetImplicitValence(): 获取原子隐式化合价
  • GetTotalValence()：获取原子总的化合价
atom = mol.GetAtomWithIdx(0)
print("标签=", atom.GetSymbol()) #  C
print("原子显式化合价=", atom.GetExplicitValence()) # 4
print("原子隐式化合价=", atom.GetImplicitValence()) # 4
print("原子总的化合价=", atom.GetTotalValence()) # 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]

# 标签= C
# 原子显式化合价= 3
# 原子隐式化合价= 1
# 原子总的化合价= 4
# 原子元素周期编号= 6
# 杂化类型= SP2
# 是否在芳香烃内= False
# 该原子连接的氢原子个数= 1
# [6, 6]

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())

# id    num    exp    symbol    degree    charge    hybrid
# 0    6    2    C    2    0    SP3
# 1    6    2    C    2    0    SP3
# 2    6    2    C    2    0    SP3
# 3    6    2    C    2    0    SP3
# 4    6    2    C    2    0    SP3
# 5    6    2    C    2    0    SP3
# 6    6    2    C    2    0    SP3

分子中的键操作

bonds = mol.GetBonds()
print(bonds)
print(type(bonds))
print(bonds[0])
print(type(bonds[0]))

# <rdkit.Chem.rdchem._ROBondSeq object at 0x7f349adbba50>
# <class 'rdkit.Chem.rdchem._ROBondSeq'>
# <rdkit.Chem.rdchem.Bond object at 0x7f349ad5d210>
# <class 'rdkit.Chem.rdchem.Bond'>

获取键的信息

获取分子中键的信息所能用到的函数

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

# id    type    double    aromic    conjug    ring    begin    end
# 0    SINGLE    1.0    False    True    True    0    7
# 1    DOUBLE    2.0    False    True    True    0    1
# 2    SINGLE    1.0    False    True    True    1    2
# 3    DOUBLE    2.0    False    True    True    2    3
# 4    SINGLE    1.0    False    True    True    3    4
# 5    DOUBLE    2.0    False    True    True    4    5
# 6    SINGLE    1.0    False    True    True    5    6
# 7    DOUBLE    2.0    False    True    True    6    7

m = Chem.MolFromSmiles('OC1C2C1CC2')
Draw.MolToImage(m)

获取分子中所有的环

获取分子环信息用到的函数

  • GetRingInfo(): 直接获取环的信息
  • NumRings(): 查看一共有几个环
  • NumAtomRings(): 查看原子在几个环中
  • IsAtomInRingOfSize(n, n1): 查看id为n的原子是否在n1元环中
  • IsBondInRingOfSize(n , n1): 查看id为n的键是否在n1元环中
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

print(ri.AtomRings()) # 过滤大环分子
print(ri.AtomMembers(1))

# 分子中环的个数= 1
# 1
# False
# False
# ((0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7),)
# (0,)

#  ‘IsInRingSize(n)’：判断是否在n-元环上
atom2  = m.GetAtomWithIdx(2)
print("atom2 in ring:", atom2.IsInRing())
print("atom2 in 3-ring:", atom2.IsInRingSize(3))
print("atom2 in 4-ring:", atom2.IsInRingSize(4))
print("atom2 in 5-ring:", atom2.IsInRingSize(5))

# atom2 in ring: True
# atom2 in 3-ring: True
# atom2 in 4-ring: True
# atom2 in 5-ring: False

## 获取分子中所有的环 GetSymmSSSR(m)
ssr = Chem.GetSymmSSSR(m)
num_ring = len(ssr)
print("num of ring", num_ring)
for ring in ssr:
    print("ring consisted of atoms id:",list(ring))

# num of ring 2
# ring consisted of atoms id: [1, 2, 3]
# ring consisted of atoms id: [4, 5, 2, 3]

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

# 通过索引获取键 DOUBLE