用规则复合表示催化机理

反应机理常表示为基本步骤的序列,如箭头推动所编码的那样。我们提出一种利用图变换表示此类机理的方法。在该框架中,每个基本步骤是修改分子图的一条规则,而机理是此类规则的序列。为生成多步反应的紧凑表示,我们将各步骤的规则复合为一条复合规则,提供一种严格且全自动的粗粒化方法。复合规则在保留执行机理所需的图形条件的同时,也记录了通过比较反应物和产物不可见的瞬态变化信息。通过将规则投影到单一的“叠加图”上,我们将 Fujita 的虚过渡结构思想从基本反应推广到复合反应。叠加图构造的效用在酶催化反应的背景下得以例证。在首个应用中,我们利用机理与催化位点图谱(Mechanism and Catalytic Site Atlas)中的机理信息,构建数据库中水解酶反应的叠加图。这些图指向酶与底物催化纠缠的谱系,淡化单一催化剂概念,转而强调可分布于酶与底物上的催化位点集合。在第二应用中,我们部署复合规则在 Rhea 数据库中搜索原则上与复合规则所隐含机理相容的已知或未知机理反应。我们相信该工作增添了图变换形式体系在以自动且具洞察力的方式表示和推理化学中的效用。