一、SMARTS简介

是什么 SMARTS（SMiles ARbitrary Target Specification）是一种用于描述分子模式和属性的语言。SMILES所有的符号和属性在SMARTS中同样适用，因此它也是SMILES的延伸。此外，SMARTS还包括了逻辑操作符和额外的分子描述符，后文会一一介绍。
能做什么 SMARTS可以从不同程度来概括和表示结构模式。举个例子：甲烷的SMILES可以用"C"或"[CH4]"表示。而"[CH4]"在SMARTS中，高度特异地表示与甲烷一致的结构，即只能匹配一个带有4个氢的脂肪族碳原子。而"C"在SMARTS中特异程度较低，可以表示带有任意数量氢的脂肪族碳原子，比如乙烷、乙烯、环戊烷。

二、原子属性

SMARTS	匹配结构	说明
[+1]	带有一个正电荷的原子	SMILES对电荷、氢、同位素、键、手性等描述方式，在SMARTS中都可以兼容。一个"+"表示"+1"，两个"++"表示"+2"
[a]	带有芳香性的原子	"a"表示任何带有芳香性质的原子
[A]	带有脂肪族属性的原子	"A"表示任何带有脂肪族性质的原子
[#6]	原子序数为6的原子（c或C）	"#<number>"表示序数为<number>的原子，无论是脂肪族还是芳香族
[R2]	在两个环中的原子	"R<number>"表示在<number>元环中的原子，默认{R}为在任何环中的原子
[r5]	在五元环中的原子	"r<number>"表示<number>元环中的原子
[v4]	4价原子	"v<number>"表示任何含有键的数量为<number>的原子。另外"="表示双键，"#"表示三键
[X2]	与两个原子链接的原子	"X<number>"表示任何与<number>个原子相连的原子（包括氢原子）
[H]	氢原子	一个氢原子（通常也叫一个显式氢，explicit hydrogen）具有一些特殊的性质[H+],[2H],[H][H]等。[H+]和[2H]含义相似
[H1]	与一个氢相连的原子	"H<number>"表示任何与<number>个氢（显式或隐式氢）相连的原子。[*H]表示没有氢相连的原子
*	任何原子	"*"表示通配原子，匹配任意重原子（非氢原子）

SMARTS	匹配结构	说明
CC	两个由单键相连接的脂肪碳	所有SMILES的键的属性在SMARTS中都可以使用，包括隐式单键、显式单键（-）、双键（=）、三键（#）、芳香键（:）
[#6]~[#6]	两个由任意键相连的碳	"~"表示通配键
[#6]@[#6]	两个在同一个环中相连的碳	"@"表示在同一个环中
[F/?[#6]=C/Cl]	氟原子通过"/"（"/"指定了顺反异构构型）或未指明的键与碳原子相连（比如可以匹配到"F/C=C/Cl"或"FC=C/Cl"，不能匹配到"F\C=C/Cl"）	"?"表示"或不确定"，还可以和手性描述符"@"一起使用

SMARTS	匹配结构	说明
[$(O);$(CC)]	一个与脂肪氧相连的原子，或一个连接有两个脂肪碳的原子	"$<SMARTS>"表示匹配周围具有某种结构的原子
[$([CX3]=[OX1]),$([CX3+]-[OX1-])]	与一个羰基相连的原子，或相对合理的结构
[$([A]aaO);$([A]aaaN)]	芳环上位于氧的邻位，氮的间位的原子

SMARTS	匹配结构	说明
[#8].[#8]	匹配两个氧（例如O=O, OCCO, O.CCO）	"."表示无需连接
([#8].[#8])	在同一个结构中匹配两个氧（例如O=O, OCCO，无法匹配O.CCO）	可以在SMARTS外加圆括号，表示括号内的结构需要在同一组分中出现
([#8]).([#8])	在不同的结构中匹配两个氧（例如O.CCO，无法匹配O=O, OCCO）	可以使用多个圆括号，表示需要在不同的组分中进行匹配

SMARTS	匹配结构	说明
[#6]=,:[#6]	由一个双键或芳香键连接的碳	不带">"符号的SMARTS可以匹配任意反应组分（反应物、试剂或产物）
>>[#6]=,:[#6]	产物中有两个碳，由双键或芳香键连接	带有">"符号的SMARTS不能用于分子的匹配（只能用在反应中）
[C:1]>>[C:1]	加入":"和数字表示对原子进行标记和映射	原子如果做了标记，就会与对应的被标记的原子匹配，不会匹配到没有标记的原子上
[C:1]>>C	反应碳	标记的原子无法完全配对时，将会忽略
[C:1][C:1]>>[C:1]	多次标记的反应碳