"化学空间"究竟包括多少有机分子？

有机分子由结构式中各原子的数量、类型、拓扑连接以及立体化学来定义，这意味着有机分子的数量相当庞大。时至今日，已有超过一亿个有机分子被制备，其中绝大部分是药物化学研发的结果。这些数以亿记的有机分子产生了海量的信息，化学信息学技术提供了各种计算工具来处理这些信息，以便于这些分子的数据库分类和生物活性预测。那么，究竟有多少有机分子可能存在呢？

曾经有人做过预测，遵守利平斯基（Lipinski）五规则的所谓类药的（drug-like）分子可能有10⁶⁰个，并且小于30个原子的活性分子在10²⁰至10²⁴之间。但无论如何，这个估计是过于庞大而不实用的。

瑞士伯尔尼大学的Reymond教授最近在《Acc. Chem. Res.》发表综述，概括了他们的“化学空间项目”（chemical space project），他的研究小组使用计算化学方法，枚举了特定大小以下的一切可能存在的有机分子。其中，如果大小限定为最多包括17个C、N、O、S或卤素，再除去不稳定和不易合成的分子，所得到的数据库（GDB-17）中包括超过1,664亿个分子，是当前最大的分子数据库，而且，这些分子和已知分子有密切的关联。

这些数据库可以用于药物的虚拟筛选。在这些数据库中，通过特定的搜索方法，任何分子都能找到非常接近的上百万类似物，这赋予研究者难以置信的“化学空间”深度。

“化学空间项目”为化学多样性打开了前所未有的大门，并将极大促进生物活性分子的筛选效率。当然，这个项目也带来了前所未有的挑战，那就是有机化学家如何合成这些海量的有机分子。

http://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/ar500432k?ref=ec-highlight