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一、你有被化學(xué)結(jié)構(gòu)命名難倒過嗎？

“命名難、難命名、命難名！”是許多醫(yī)藥、化學(xué)科研工作者的一塊心病，特別是面對一些復(fù)雜的化學(xué)結(jié)構(gòu)式，如何能夠準(zhǔn)確、高效地命名是很大的難題。

市面上已有一些軟件能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)結(jié)構(gòu)的英文命名，比如ChemDraw、ChemDoodle、MarvinSketch。可是ChemDraw訂閱需要高額的費(fèi)用，同時(shí)軟件銷售商也打擊該軟件的盜版。ChemDoodle無論是網(wǎng)頁端還是客戶端都需要收費(fèi)，在試用條件下，諸如結(jié)構(gòu)式命名等功能無法使用。ChemAxon旗下的MarvinSketch由于秘鑰申請和安裝比較復(fù)雜，也降低了使用方便性。

▲免費(fèi)的InDraw照顧國內(nèi)科研工作者

并且，這些軟件均由國外開發(fā)商開發(fā)，從軟件的用戶界面到化學(xué)結(jié)構(gòu)式命名均是英文，給國內(nèi)用戶造成了很大不便。在化學(xué)結(jié)構(gòu)式命名這塊，國內(nèi)市場可以說長期處在空白狀態(tài)。對國內(nèi)用戶而言，很長時(shí)間內(nèi)沒有一款能對化學(xué)結(jié)構(gòu)進(jìn)行IUPAC中英文命名的軟件。

InDraw的出現(xiàn)實(shí)現(xiàn)了IUPAC中文命名功能，其命名系統(tǒng)是直接基于化學(xué)結(jié)構(gòu)給出英文和中文的名稱。中文命名非基于翻譯，可以說是全球首創(chuàng)。在世界范圍內(nèi)，還沒有一款科研軟件能做到基于化學(xué)結(jié)構(gòu)生成中文名稱。

二、不簡單的IUPAC中文命名

對于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的中文命名，很早就有人想到先用ChemDraw等軟件生成化學(xué)結(jié)構(gòu)的IUPAC英文名稱，然后再利用Google翻譯將其轉(zhuǎn)化成中文名稱。

這種做法得到的中文命名正確率很低。通過翻譯得到的結(jié)果經(jīng)常會中、英文摻雜在一起，需要人工修改。不僅費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且又極容易出錯，導(dǎo)致中文名稱不能再還原成正確的結(jié)構(gòu)式，在中文專利知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)上，可能會面臨專利無效的風(fēng)險(xiǎn)。

▲常見化合物的英文名稱與Google翻譯的中文名稱

IUPAC英文命名系統(tǒng)和IUPAC中文命名系統(tǒng)有諸多差異。翻譯軟件只能生搬硬套地對應(yīng)，無法應(yīng)付中文命名中很多約定俗成的命名方式。

比如酚類是中文特有的命名方式，在結(jié)構(gòu)式的中文命名中，我們將連接在芳環(huán)上的羥基命名為“酚”，以“benzene-1,2,4-triol”為例，對應(yīng)的中文命名為“苯-1,2,4-三酚”，如果直接將其英文名稱用Google翻譯，則會得到“苯-1,2,4-三醇”，這顯然是錯誤的。

▲如果直接做英文轉(zhuǎn)中文的翻譯，是不正確的

這樣的例子還有很多，IUPAC英文的命名順序和中文命名也不一樣，直接翻譯也是不準(zhǔn)確的。就拿酯類物質(zhì)而言，酯命名時(shí)，其中英文的順序是不同的。例如，中文“丙二酸乙基甲基酯”對應(yīng)于英文“ethyl methyl malonate”，如果拿英文直接翻譯成中文，則會得到 “乙基甲基丙二酸”，打亂了順序。

▲IUPAC英文的命名順序和中文命名不一樣

如果就這樣對化合物名稱進(jìn)行草率地翻譯，會埋下隱患。如果在做學(xué)術(shù)過程中，論文結(jié)構(gòu)名稱出現(xiàn)錯誤，會大大影響到你的學(xué)術(shù)可信度。在申請專利時(shí)，如果中文專利的結(jié)構(gòu)式名稱不規(guī)范，則不利于專利審核與保護(hù)。很可能你所保護(hù)的分子結(jié)構(gòu)，因?yàn)槊麊栴}被別人鉆了空子，造成損失。

科學(xué)出版社出版的《有機(jī)化合物命名原則2017》是目前有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)中文命名的權(quán)威參考。中文命名和IUPAC英文名稱有著極大差異，比如中文有機(jī)化合物名稱中組合各結(jié)構(gòu)構(gòu)成名稱時(shí)，需要采用各種連綴字來表達(dá)它們之間的相互關(guān)系，這與英文中以變換字母，尤其是元音即可表達(dá)構(gòu)詞的方法是不同的。

InDraw的中文命名系統(tǒng)則是參考了這本書，其最底層的命名邏輯更契合中文的命名方式，所得到的中文名稱則更加準(zhǔn)確。同時(shí)InDraw的英文命名，也參考了權(quán)威的IUPAC 1993版、IUPAC 2013版，此外InDraw還參考了無機(jī)物1980版的命名原則，命名范圍更廣。

▲InDraw的中英文命名系統(tǒng)參考權(quán)威的命名書籍

▲相比谷歌翻譯，用InDraw直接生成化合物的中文名稱是靠譜的選擇

三、InDraw的命名功能到底強(qiáng)在哪里？

InDraw與其他命名軟件到底有何異同？由于ChemDraw、ChemDoodle、MarvinSketch只能進(jìn)行IUPAC英文命名，無法進(jìn)行中文命名，筆者將其命名結(jié)果用Google翻譯轉(zhuǎn)化成中文做中文名稱的參考。

首先來測試一下很多人在生活工作中必不可少的咖啡因分子，咖啡因是嘌呤類的物質(zhì)，常被命名為 “1,3,7-三甲基黃嘌呤”，在相關(guān)的CAS號查詢平臺和百科上都可以見到這個(gè)命名。這樣命名的單體其實(shí)就是黃嘌呤了，然后再對三個(gè)甲基進(jìn)行定位，簡潔清楚。PubChem平臺給出的IUPAC英文命名是“1,3,7-trimethylpurine-2,6-dione”，將單體又細(xì)分為嘌呤了。ChemDraw、ChemDoodle、MarvinSketch、InDraw的命名單體也圍繞著嘌呤來，前兩者的命名結(jié)果是完全一樣的。

▲多種軟件對咖啡因的命名結(jié)果比較

MarvinSketch的命名結(jié)果則稍微復(fù)雜一點(diǎn)，定位更多，有意思的一點(diǎn)是，將其命名結(jié)果導(dǎo)入ChemDraw和ChemDoodle的Name to Structure功能，前者無法顯示。說明兩者的命名邏輯是不一樣的，也未能很好的兼容。

InDraw對于咖啡因的命名方式類似MarvinSketch，只不過氫取代基的定位略有不同，MavrinSketch是“2,3,6,7”，而InDraw的定位是“1,2,3,6”。雜環(huán)一般是采用并環(huán)法命名，編號順序是順時(shí)針，而嘌呤是個(gè)例外，先逆時(shí)針定位完嘧啶環(huán)再定位咪唑環(huán)，從命名結(jié)果上看，InDraw給出的中文命名其更加符合《有機(jī)化合物命名原則 2017》的命名順序。導(dǎo)入InDraw命名的英文名稱，另外三款軟件均能顯示出正確的咖啡因結(jié)構(gòu)式。

▲InDraw的中文命名更符合《有機(jī)化合物命名原則 2017》

當(dāng)化學(xué)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度提升時(shí)，InDraw的命名系統(tǒng)也能輕松勝任，能夠命名ChemDraw無法命名的物質(zhì)。

▲InDraw的命名系統(tǒng)具備更廣泛的命名支持

如果將結(jié)構(gòu)的復(fù)雜度提升，換成健康殺手膽固醇呢？膽固醇是甾體類化合物，甾體結(jié)構(gòu)在自然界中大量存在，是比較典型的四環(huán)化合物，從事天然產(chǎn)物化學(xué)的研究者可能經(jīng)常與甾體結(jié)構(gòu)打交道。比較簡單的命名方式就是以甾體母核進(jìn)行命名，比如在膽甾的基礎(chǔ)上增加取代基。

▲膽固醇的命名結(jié)果比較

可以看到當(dāng)化學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜度提升時(shí)，這幾款命名軟件給出的英文命名不盡相同。ChemDraw、MarvinSketch的命名邏輯基本相似，所選取的命名單體是一樣的，這也與PubChem數(shù)據(jù)庫查詢的IUPAC英文命名方式基本相似。

由于MarvinSketch有著兩套命名系統(tǒng)，能同時(shí)給出結(jié)構(gòu)式的俗名和IUPAC英文名，MarvinSketch也提供了“Cholesterol”，這個(gè)命名的選項(xiàng)。ChemDoodle似乎在這方面做的不夠好，并沒有選取環(huán)戊環(huán)和菲環(huán)作為環(huán)的命名單元。而InDraw的命名類似半俗名，直接以膽甾為命名單體，與CAS查詢得到的命名邏輯一致。

再觀察Google的翻譯結(jié)果，顯然就和中文命名方式有很大的差別，比如環(huán)單元命名這塊，按照中文的命名邏輯應(yīng)該為“環(huán)戊并菲”，而Google翻譯的結(jié)果是“環(huán)戊二烯菲”，這也說明了直接翻譯IUPAC英文名稱的方式不可取。

InDraw對甾體化合物的命名做了專門的優(yōu)化，比如可以直接以膽甾、雌甾、雄甾、孕甾為命名單元進(jìn)行命名，能夠使天然產(chǎn)物的命名更為簡潔。

▲InDraw命名系統(tǒng)支持甾體類化合物的簡潔命名

比如這五種甾體結(jié)構(gòu)，InDraw可以很好地識別其甾體母核，給出的命名類似我們用的半俗名，非常簡潔，而ChemDraw未能識別。

倘若再將物質(zhì)范圍擴(kuò)大、用普通有機(jī)物、螺環(huán)、橋環(huán)、氨基酸、甾體以及無機(jī)物來考驗(yàn)這四款軟件，它們的命名表現(xiàn)又將如何？

▲以這幾類化學(xué)結(jié)構(gòu)為例，來對InDraw、ChemDraw、ChemDoodle和MarvinSketch進(jìn)行對比測試

基本有機(jī)物命名的對比測試

螺環(huán)有機(jī)物命名的對比測試

橋環(huán)有機(jī)物命名的對比測試

氨基酸命名的對比測試

甾體命名的對比測試

無機(jī)物命名的對比測試

總體體驗(yàn)下來，這四款軟件差異還是很明顯的。在基礎(chǔ)有機(jī)物這塊，ChemDoodle出師不捷，5個(gè)結(jié)構(gòu)最終只能命名出2個(gè)。這幾種結(jié)構(gòu)里面含有Si、Se、Sn等在有機(jī)化學(xué)結(jié)構(gòu)內(nèi)不常見的元素，對于處理這些結(jié)構(gòu)的命名，ChemDoodle有待提升。在螺環(huán)這塊，ChemDoodle更是無法命名。在最后的無機(jī)物命名這塊，ChemDoodle也難以達(dá)到預(yù)期。

▲InDraw、ChemDraw、ChemDoodle和MarvinSketch的命名表現(xiàn)

在無機(jī)物這塊，InDraw與這三款軟件相比，有著一定優(yōu)勢。比如ChemDraw無法識別最基礎(chǔ)的二氧化氮，MarvinSketch無法識別離子化合物，只能單個(gè)給出離子的命名，不能給出整體命名，推測它只能識別共價(jià)化合物。

MarvinSketch支持俗名以及IUPAC英文命名，比如氨基酸“D-alloisoleucine（D-別異亮氨酸）”，MarvinSketch可以給出縮寫名“Hile”，同時(shí)其也支持甾體的簡潔命名。InDraw對氨基酸衍生物的處理也很到位，可以識別其中的氨基酸結(jié)構(gòu)。

▲InDraw對氨基酸衍生物的命名也很簡潔