Dimensionsliste der molekularen Deskriptoren
Was ist ein molekularer Deskriptor?
Ein numerischer Wert, der die Eigenschaften des Moleküls basierend auf seiner chemischen Struktur ausdrückt.Der Deskriptortyp wird in Abhängigkeit vom zusammengesetzten Raum, der bei der Berechnung des Deskriptors berücksichtigt wird, in 0 bis 4 Dimensionen unterteilt.
Deskriptorliste nach Anzahl der Dimensionen
| Anzahl der Dimensionen | Deskriptor | Konkretes Beispiel |
| 0D | Konfigurationsdeskriptor Deskriptor zählen |
Molekulargewicht, Anzahl der Bindungen Ordnungszahl von C, H, O, N usw. |
| 1D | Anzahl der Fragmente Fingerabdrücke |
Anzahl und Vorhandensein / Nichtvorhandensein (0 oder 1) einer bestimmten Unterstruktur zählen -CH3, -OH, -NH2, -COOH -CH2-, -CH2-CH2-… usw. |
| 2D | Topologischer Deskriptor (Topologischer Index, Konnektivitätsindex) |
Balaban J Index, Zagreb Index, Wiener Index, Chi-Konnektivitätsindex, Kappa-Formindex, BCUT |
| 3D | Geometriedeskriptor (Geometrischer Deskriptor) |
3D-MoRSE-Deskriptoren WHIM-Deskriptoren GETAWAY-Deskriptoren Quantenchemische Deskriptoren Größen-, Sterik-, Oberflächen- und Volumendeskriptoren usw. |
| 4D | Interaktionsenergie | Abtastung von 3D-Koordinaten + Konformation. Grid, CoMFA, Volsurf |
Bild in 0-3 Dimensionen
Das folgende Bild ist leicht zu verstehen.Dies ist eine Folie aus dem Labor (Chemometrics and QSAR Research Group) der Universität Straßburg, Frankreich.
Quelle:http://infochim.u-strasbg.fr/CS3/program/material/Todeschini.pdf
0D Deskriptor
Die molekularen 0D-Deskriptoren werden auch als konstitutionelle Deskriptoren und Zähldeskriptoren bezeichnet.
Einschließlich des Molekulargewichts, der Anzahl bestimmter Atome im Molekül (C, H, O, N, Halogen, der Anzahl der Ringe, der Gesamtzahl der schweren Atome usw.), der Anzahl der drehbaren Bindungen, der Anzahl von 2 (oder 3) Doppelbindungen usw. Die Werte, die aus der Summenformel erhalten werden können, sind aufgelistet.
1D Deskriptor
Eine Gruppe von Deskriptoren, die bestimmte funktionelle Gruppen und Substrukturen zählen (= Anzahl der Fragmente) und ihre Anwesenheit oder Abwesenheit durch 0 und 1 (= Fingerabdruck) ausdrücken.
Die funktionellen Zielgruppen und Teilstrukturen umfassen primäre, sekundäre und tertiäre Kohlenstoffe, terminale und interne Kohlenstoffe, Hydroxygruppen, Aminogruppen, Amidgruppen, Iminogruppen, Carbonsäuren, Thiole, Benzolringe, aromatische Ringe usw.
Die Anzahl der Wasserstoffbrücken-Donor- und Akzeptoratome und die Werte der physikalischen Eigenschaften wie verschiedene LogPs (AlogP, ClogP, SlogP, XlogP usw.) sind ebenfalls im eindimensionalen Deskriptor enthalten.
2D Deskriptor
Ein zweidimensionaler Deskriptor enthält einen topologischen Deskriptor.Es wird auch als topologischer Index oder Konnektivitätsindex bezeichnet.Professor Haruo Hosoya, emeritierter Professor an der Ochanomizu-Universität, ist als Erfinder bekannt.
Eine topologische Deskriptorverbindung ist ein Wert, der als Invariante einer Verbindung als Graphstruktur und ihres molekularen Graphen berechnet wird.
Beispiel:
Wiener Index: Summe der kürzesten Abstände zwischen bestimmten Atomen in einem Molekül
Topologische polare Oberfläche (TPSA): Die Fläche des polaren Teils der molekularen Oberfläche. Eine schnelle Näherungsberechnung für PSA, die eine dreidimensionale Struktur erfordert.
Die ungefähre Berechnung von 2D-Informationen aus 3D-Informationen wie TPSA wird auch als 2.5D-Deskriptor bezeichnet, und ein Teil des 3D-Deskriptors gilt auch dafür.
3D Deskriptor
Der dreidimensionale Deskriptor ist ein Wert, der basierend auf der dreidimensionalen Struktur der Verbindung berechnet wird. Zur Berechnung des 3D-Deskriptors ist eine genaue 3D-Struktur erforderlich.
Ein molekularer Graph, der die aus quantenchemischen Berechnungen berechneten Werte (HOMO / LUMO-Energieniveaus usw.) und die dreidimensionalen Koordinaten von x, y und z gemäß den Eigenschaften jedes Atoms gewichtet, wird platziert und die entsprechenden Molekülmatrix. Die aus berechneten Eigenwerte werden verwendet.
4D Deskriptor
Ein Deskriptor, der durch Wechselwirkung mit anderen Verbindungen definiert wird, beispielsweise durch Wechselwirkungsenergie. Es wird nach der Grid-, CoMFA-, Volsurf-Methode usw. erhalten.
Dimensionsklassifikation von Deskriptoren
この記述子の次元は英語版wikiで0-4次元では0-3次元、RDkitやPaDEL‐descriptorでは1＆2と3次元に分類されており、分類の仕方も様々です（Grid, CoMFA, Volsurfを3次元としているところもありました）。出典やソフトにより違いがありますが、運用上はSMILESからも計算できる0-2次元以内の記述子と立体構造情報が必要な3次元以上に大別して考えればよいのではないかと思います。
Referenz
・ Englisches Wiki https://en.wikipedia.org/wiki/Molecular_descriptor
・ ScienceDirect-Thema https://www.sciencedirect.com/topics/medicine-and-dentistry/molecular-descriptor
·http://infochim.u-strasbg.fr/CS3/program/material/Todeschini.pdf