¿Cuántas moléculas únicas existen? Y ¿cuántos existen sólo por la síntesis?

Question

Estoy interesado en

• Cuántos únicas moléculas (de todos los tipos: orgánicos e inorgánicos, etc), existen en el mundo accesible por el hombre (vamos a excluir a los agujeros negros y los centros de las estrellas, etc)?
• A qué subconjunto de los distintos tipos están en existencia sólo porque de síntesis por el hombre?

Para hacerlo más sencillo, ignorar las variantes tales como moléculas con diferentes átomo de los isótopos y las diferentes configuraciones de bonos (por ejemplo, cis, trans). E. g. estándar de agua y el "agua pesada", son tanto $\ce{H2O}$ y cuenta como uno.

Estoy buscando un teórico de estimación, de modo que los órdenes de magnitud sólo son necesarios. Yo no estoy buscando un recuento de registros en algunos de base de datos de catálogo de productos químicos.

Por favor, explicar los métodos para la determinación de sus estimaciones. Esto no es realmente útil.

Answer 1

Los polímeros de hacer esta pregunta, más o menos, irrebatible.

Considere la posibilidad de humanos cromosoma 1, que contiene alrededor de 249,000,000 de pares de bases. No hay nada que dice que no podía orden de los pares de alguna manera nos gusta, así que para el ADN solo, en una cantidad que existe en cada persona en la Tierra, existe la posibilidad de que 4^249000000 diferentes moléculas. Incluyen cosas como alternativa de nucleótidos (hay casi seguramente por lo menos miles de estos que son posibles) y las cadenas más largas y el número es aún más enorme, y que sólo como el ADN (y familiares cercanos.)

En realidad no hay manera de incluir a todos ellos, ya que no tiene que ser un enorme número de maneras de poner estas moléculas que no hemos encontrado todavía.

Cuántos existen? Un montón de cosas. Cuántos sólo existen en nuestras mentes? Casi todos ellos (el universo sólo contiene alrededor de 10^{a 80} partículas, después de todo.

Answer 2

Sin alguna restricción sobre el número de átomos/peso molecular, el número de posibles teórico compuestos es infinita, por la razón dada por Jason Patterson: siempre se puede extender un polímero por una unidad más.

Se ha estimado que hay más de 10^60 posibles orgánicos compuestos con peso molecular inferior a 500, el arte y La práctica de la estructura basada en el diseño de fármacos: una modelización molecular perspectiva. CAS puede tener duplicados, pero sigue siendo el mejor base de datos de todos los compuestos conocidos en la literatura, y, sin embargo, no es completa. Casi todos los CAS de la base de datos es totalmente sintético. Una búsqueda de entradas en CAS con un peso molecular de menos de 500 da 61,026,438 hits, cerca de la mitad de toda la base de datos. La referencia anterior sugiere que la vida puede existir con un par de miles de moléculas pequeñas (es decir, compuestos con peso molecular <500). La naturaleza produce mucho más compuestos que el mínimo absoluto, pero espero que sólo hemos arañado la superficie de lo que está ahí fuera.

Que debería darle una idea de los órdenes de magnitud de la que estamos hablando. Tenga en cuenta que los números crecerán exponencialmente a medida que la restricción de MW < 500 es relajado. En resumen, los químicos han sintetizado, literalmente, millones de compuestos diferentes, pero esencialmente ninguna relativa a las posibilidades.

Le sugiero que investigar el tema de "espacio químico" si usted quiere saber más acerca de esta área.

Answer 3

De acuerdo con el Chemical Abstracts Service, REGISTRO CAS (SM) contiene más de 90 millones de orgánicos e inorgánicos, sustancias químicas, tales como aleaciones, compuestos de coordinación, minerales, mezclas de polímeros y sales, y más de 65 millones de secuencias-más que cualquier otra base de datos de su clase. Incluye sustancias reportadas en la literatura se remonta a principios de 1800, y se actualiza a diario con alrededor de 15.000 sustancias.

Registro CAS no se incluyen las sustancias sin embargo, para ser pensado o descubierto. De hecho incluyen sus cinco ejemplos.

Esto es lo más cercano a una respuesta como la que puedo pensar.

Answer 4

En una base de datos disponible actualmente compuestos sintéticos que he construido, hay 9.8 millones de sintéticos y compuestos naturales disponibles para la compra, y un adicional de 27 millones de compuestos que los vendedores creen que pueden producir si es necesario.

Esto incluye explícitamente sólo a los compuestos puros que puede ser descrito mediante el dibujo de una estructura, así que no hay mezclas, y no cosas como el ADN, donde sólo se puede adivinar en la estructura exacta.

He incluido sólo alrededor de 30 proveedores de confianza, y este conjunto es específicamente no es el mismo que el CAS registrar, en los que la mente, como que uno está muy contaminado con tropecientos millones de duplicados y las variaciones en la notación. También, como un agradable saber: casi todos los vendedores mentir sobre el número de compuestos que tienen.

Answer 5

1. Elegir un límite superior en el número de átomos en una molécula. (por ejemplo, max_a=500)
2. Elegir cual de los atómica de los elementos que desea permitir (por ejemplo, els=1..92)
3. Seleccione átomo de els lista
4. ¿Qué número posible de bonos puede este tipo de átomo (por ejemplo, b_el1 = {2,3,4})
5. Seleccione la cantidad de bonos en esta instancia (por ejemplo, current_b = 3)
6. Seleccione siguiente número de bonos (bond_num = 1 en la primera iteración)
7. Seleccione siguiente agregar-en el átomo de els lista, para ser conectado a la corriente de los bonos num
8. De verificación agregar-en el átomo de compatibilidad: tipo de bonos, los electrones en vano, el espacio de ajuste
9. Si pasa todas las pruebas, luego add-on. Índice átomo contador +1.
10. Si no pasa, volver al paso 7.
11. Si de paso, volver al paso 6.
12. Si todos los bonos completa, vuelva al paso 7
13. Si un átomo contador supera max_atoms, PARADA de
14. Eliminar las redundancias (que será igual a quant de termini-1)

Para cualquier persona con acceso a la reacción de datos de compatibilidad, este algoritmo genera el número total de posibles moléculas hasta un límite elegido. No todos los datos son proporcionados por una "búsqueda exhaustiva" procedimiento, tales como el seguimiento de todas las ramas, y cómo manejar los dobles enlaces. pero estos se pueden agregar en una recta hacia adelante y forma. El 'límite' característica es necesaria para evitar poner a su equipo a lo largo de los milenios los números.