Topologický index - invariant molekulárního grafu v problémech počítačové chemie , nějaká (obvykle číselná) hodnota (nebo soubor hodnot), která charakterizuje strukturu molekuly . Obvykle topologické indexy neodrážejí mnohost chemických vazeb a typů atomů (C, N, O atd.), atomy vodíku se neberou v úvahu. Mezi nejznámější topologické indexy patří Hosoi index , Wiener index , Randić index , Balaban index a další. [1] [2]
Hosoyův index a Wienerův index jsou příklady globálních (nebo integrálních) topologických indexů odrážejících strukturu dané molekuly. Bonchev a Polyansky navrhli lokální (diferenciální) index pro každý atom v molekule. [1] Jako další příklad lokálních indexů lze uvést modifikace Hosoyova indexu. [3]
Hodnoty stejného topologického indexu pro několik různých molekulárních grafů mohou být stejné. Čím méně takových náhod, tím vyšší je tzv. rozlišovací schopnost indexu. Tato schopnost je nejdůležitější charakteristikou indexu. Pro zvýšení je možné sloučit několik topologických indexů do jednoho superindexu. [čtyři]
Výpočetní složitost je další důležitou charakteristikou topologického indexu. Mnoho indexů, jako je Wienerův index, Randicův index a Balabanův index, je počítáno pomocí rychlých algoritmů, na rozdíl například od Hosoyova indexu a jeho modifikací, pro které jsou známy pouze algoritmy, které jsou v čase exponenciální. [3]
Topologické indexy se používají v počítačové chemii k řešení široké škály obecných i speciálních problémů. Mezi tyto úkoly patří: vyhledávání látek s předem určenými vlastnostmi (hledání závislostí typu „ struktura-vlastnost “, „struktura-farmakologická aktivita“), primární filtrování strukturních informací pro neopakovatelné generování molekulárních grafů daného typu, předběžné srovnání molekulárních grafů při jejich testování na izomorfismus a řadu dalších. Topologický index závisí pouze na struktuře molekuly, nikoli však na jejím složení, proto molekuly stejné struktury (na úrovni strukturních vzorců ), ale různého složení, např. furan a thiofen , budou mít stejné indexy. Pro překonání tohoto problému byla navržena řada indexů, jako jsou indexy elektronegativity . [5]