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拓扑学(化学) 编辑

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拓扑学(化学)

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在化学中,拓扑学提供了一种在三维(3-D)空间的约束下描述和预测分子结构的方法。鉴于化学键合的决定因素和原子的化学性质,拓扑学提供了一个模型来解释原子的以太波函数如何必须结合在一起。分子拓扑学是数学化学的一部分,它处理化合物的代数描述,因此可以对它们进行独特而简单的表征。拓扑对标量场的细节不敏感,通常可以使用简化计算来确定。诸如电子密度、马德隆场、共价场和静电势等标量场可用于对拓扑进行建模。每个标量场都有自己独特的拓扑结构,并且每个都提供有关化学键和结构性质的不同信息。对这些拓扑结构的分析,结合简单的静电理论和一些经验观察,可以得出局部化学键合的定量模型。在此过程中,分析提供了对化学键合性质的见解。应用拓扑学解释了大分子如何达到其最终形状以及生物分子如何实现其活性。电路拓扑是折叠线性聚合物的拓扑性质。它描述了链内联系的安排。接触可以通过链内相互作用建立,即所谓的硬接触(h-contacts),或通过链缠结或软接触(s-contacts)。这一概念已应用于蛋白质、RNA和基因组等生物分子的结构分析。

拓扑学(化学)

拓扑索引

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可以建立将直接定量结构活性关系与实验特性相关联的方程,通常称为拓扑指数(TI)。拓扑指数用于开发定量构效关系(QSAR),其中分子的生物活性或其他性质与其化学结构相关。


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