什么是 Markush 结构？如何在 ChemSketch 中绘制

整理自凯美科公众号原文发布 2023-09-21技术解读Markush 结构

Markush结构是一种化学结构表示方法，用于定义一组相关的化合物。Markush结构这个名字虽然来源于专利法的历史，但现在它已经被广泛应用于许多其他场合。你可能在有机化学教科书中首次遇到标注为R基的取代基，或者第一次画含有可变重复基团的化学结构时，就已经开始使用Markush结构了。从那时起，Markush结构已经成为表示一大类取代基或重复单元的化学结构的一种重要方法。

01　什么是Markush结构？

你可能会在以下场合使用到Markush结构:

在申请专利时，用来包含一个大的相关化合物集合。

在阐明结构时，用来标识一些化学结构(如甲基的连接位置)还不确定的区域。

在确定代谢产物时。例如，脱羟基化是一种常见的代谢修饰，但指出一个羟基被去除往往比确定哪个羟基被去除更简单，这时候可通过Markush结构来标示这种不确定性。

表示混合物。例如,聚合反应可能产生不同链长的化合物,你可以用括号表示可变基团的数量。

通过Markush结构，你可以用一种简洁的方式表达结构上的不确定性或可变性，这在多种场合下都提供了便利。ACD/Labs的软件支持所有使用场合的Markush结构，包括代谢物生物转化图。

02　Markush结构中的结构变化类型

Markush结构主要包含4种结构变化的类型:取代基变化、位置变化、频率变化、同族变化。

2.1 取代基变化

特定连接点上的功能团或取代基是可变的。

2.2 位置变化

取代基的连接位点是可变的。

2.3 频率变化

重复子结构的数量是可变的。

2.4 同族变化

同族变化类似于取代基变化，但这里R基团是一个更广泛的同族结构，而不是一组明确定义的取代基。

03　如何在ChemSketch中绘制Markush结构

你可以在你的化学绘图软件ChemSketch中轻松绘制Markush结构。

3.1、绘制取代基、同族变化的Markush结构

绘制R基团类似于绘制原子，只不过使用基团标签（Radical Label）工具而不是氧、氟或其他原子工具。在 ChemSketch 中，你可以在左边工具栏底部找到基团标签（Radical Label）工具。

3.2、绘制频率变化的Markush结构

在ChemSketch的水平工具栏中使用括号工具。选择该工具，拖动要括起来的原子和键。括号属性对话框允许你自定义括号样式和指数。

3.3 绘制带位置变化的Markush结构

选择取代基可能连接的原子，然后在ChemSketch的水平工具栏上点击“Markush键”按钮。

ChemSketch对位置异构的Markush结构有四种样式:

ChemSketch 对位置异构提供四种 Markush 键样式：普通 Markush 键（无阴影）、普通 Markush 键（带阴影，用于消除连接位点的歧义）、增加/损失片段（指定参与原子）或增加/损失质量（仅给出数字），以及带阴影的后者。

图9. 从左到右:Markush键、Markush键加阴影、增加/损失片段/质量、增加/损失片段/质量加阴影

图10. 从左到右:Markush键、Markush键加阴影、损失质量和损失片段加阴影。

要枚举位置异构的Markush结构所代表的不同结构，你可以使用“Enumerate Markush Structures”附加组件。(通过点击“Options”>“Add-On Organizer.”安装附加组件)

运行“Enumerate Markush Structures”后，软件会创建所有异构体的结构列表，平铺显示，允许你比较和考虑可能的结构。

图11. 由“Enumerate Markush Structures”附加组件生成的四种不同结构。

Markush结构在化学的许多地方都很有用，用化学绘图软件创建它们的时间不会比常规化学绘图更长。Markush 结构的绘制并不比常规绘图更费时，值得纳入日常绘图技能。