Topologinen indeksi - molekyylikaavion invariantti tietokonekemian ongelmissa , jokin (yleensä numeerinen) arvo (tai arvojoukko), joka kuvaa molekyylin rakennetta . Yleensä topologiset indeksit eivät heijasta kemiallisten sidosten ja atomityyppien (C, N, O jne.) moninaisuutta, vetyatomeja ei oteta huomioon. Tunnetuimpia topologisia indeksejä ovat Hosoi -indeksi , Wiener -indeksi , Randić-indeksi , Balaban -indeksi ja muut. [1] [2]
Hosoya-indeksi ja Wiener-indeksi ovat esimerkkejä globaaleista (tai integraalisista) topologisista indekseistä, jotka heijastavat tietyn molekyylin rakennetta. Bonchev ja Polyansky ehdottivat paikallista (differentiaalista) indeksiä jokaiselle molekyylin atomille. [1] Toisena esimerkkinä paikallisista indekseistä voidaan antaa Hosoya-indeksin muutokset. [3]
Saman topologisen indeksin arvot useille eri molekyylikaavioille voivat olla samat. Mitä vähemmän tällaisia yhteensattumia on, sitä korkeampi on indeksin ns. Tämä kyky on indeksin tärkein ominaisuus. Sen kasvattamiseksi voidaan yhdistää useita topologisia indeksejä yhdeksi superindeksiksi. [neljä]
Laskennallinen monimutkaisuus on toinen topologisen indeksin tärkeä ominaisuus. Monet indeksit, kuten Wiener-indeksi, Randic-indeksi ja Balaban-indeksi, lasketaan nopeilla algoritmeilla, toisin kuin esimerkiksi Hosoya-indeksi ja sen muunnelmat, joille tunnetaan vain ajallisesti eksponentiaaliset algoritmit. [3]
Topologisia indeksejä käytetään tietokonekemiassa useiden yleisten ja erityisten ongelmien ratkaisemiseen. Näihin tehtäviin kuuluvat: aineiden haku, joilla on ennalta määrätyt ominaisuudet (haku sanalla " rakenne-ominaisuus ", "rakenne-farmakologinen aktiivisuus" -tyyppiset riippuvuudet), rakennetietojen ensisijainen suodatus tietyn tyyppisten molekyylikaavioiden ei-toistuvaa luomista varten, alustava molekyylikaavioiden vertailu testattaessa niitä isomorfismin ja useiden muiden varalta. Topologinen indeksi riippuu vain molekyylin rakenteesta, mutta ei sen koostumuksesta, joten molekyyleillä, joilla on sama rakenne (rakennekaavojen tasolla ) , mutta joiden koostumus on erilainen, esimerkiksi furaanilla ja tiofeenilla on samat indeksit. Tämän vaikeuden voittamiseksi on ehdotettu useita indeksejä , kuten elektronegatiivisuusindeksejä . [5]