MoleditPy 0.3.0

A program to edit molecular structures using Python.

moleditpy -- Python Molecular Editor

Pythonで構築された、シンプルで直感的な分子構造エディターです。2Dでの分子描画と、3D構造可視化をサポートします。

作者: HiroYokoyama ライセンス: Apache-2.0 リポジトリ: https://github.com/HiroYokoyama/python_molecular_editor

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概要

このアプリケーションは、化学者や学生が分子構造を容易に描き、その3次元的な形状を視覚的に確認するためのツールです。PyQt6によるモダンなGUI、RDKitによる強力な化学計算、PyVistaによる高性能な3Dレンダリングを組み合わせています。

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主な機能

• 直感的な2D描画

  • マウスのクリック＆ドラッグで原子や結合を簡単に追加・編集
  • 原子（C, N, O, Hなど）や結合（単結合、二重結合、三重結合）のツールバーからの選択
  • 周期表ダイアログから任意の元素を選択可能
  • Undo/Redo、選択、全選択、削除

• テンプレートプレビューと配置

  • ベンゼン環や3〜9員環のテンプレートをプレビューして配置可能
  • 既存の原子や結合にスナップして配置できる

• キーボードショートカットと操作性の改善

  • Space: 選択モード切替 / 選択モードで全選択
  • 1/2/3: カーソル下または選択中の結合の結合次数を変更
  • Delete / Backspace: 選択項目の削除
  • 原子上でキー入力（C, N, O, S, F, B, I, H, Shift+C=Cl, Shift+B=Br）で元素を即時切替

• 2D構造の最適化

  • RDKit の Compute2DCoords を使った自動レイアウト（Optimize 2D）

• 高品質な3D可視化

  • RDKit で 3D 座標を生成し MMFF94 ベースで最適化
  • PyVista / pyvistaqt によるインタラクティブな3D表示（原子は球、結合は円柱で表現）
  • 3Dビューをクリックすると2Dにフォーカスを戻す動作など、操作性の改善

• ファイル入出力

  • 2D を MOL 形式で保存
  • 3D を MOL / XYZ 形式で保存
  • MOL/SDF の読み込み
  • プロジェクトファイル（.pmeraw）で編集状態の保存/読み込み

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実行とインストール

必要ライブラリ

PyQt6, RDKit, NumPy, PyVista, pyvistaqt

インストール例

pip を使う場合:

pip install moleditpy

Note RDKit は conda を使ってインストールすることが推奨されます。

アプリの起動

moleditpy

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技術的な仕組み

• GUI と 2D 描画 (PyQt6)

  • アプリの骨格と 2D 描画キャンバスは PyQt6 の Graphics View Framework を利用しています。
  • QGraphicsScene 上にカスタムの AtomItem（原子）と BondItem（結合）を配置し、マウス/キー入力で対話的に操作します。
  • テンプレートのプレビューは専用の TemplatePreviewItem で描画されます。

• 化学計算 (RDKit)

  • 2D 描画データから MOL ブロックを生成し、RDKit に渡して 3D 座標生成（AllChem.EmbedMolecule）と最適化（AllChem.MMFFOptimizeMolecule）を実行します。
  • 2D の自動レイアウト（Compute2DCoords）にも RDKit を使用します。
  • 計算は別スレッド（QThread）で行い、GUI の応答性を維持しています。

• 3D 可視化 (PyVista / pyvistaqt)

  • RDKit のコンフォーマ座標から PyVista のメッシュ（球や円柱）を生成して描画します。
  • ボンドの種類（単結合/二重結合/三重結合）に応じた複数円柱のレンダリングを実装しています。

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ライセンス

このプロジェクトは Apache-2.0 License のもとで公開されています。詳細は LICENSE ファイルを参照してください。