2.2.2: Anatomía de un archivo MOL

Hack-a-Mol

Aquí hay una página web del St. Olaf College en la que se puede jugar con la relación entre las estructuras 2D, las representaciones 3D, los identificadores y las tablas de conexión, por cortesía del quimioinformático Bob Hanson. Hay un enlace en la página a un documento que explica «Cómo funciona» (también enlazado aquí). A medida que avanza este curso, aprenderá cómo nos comunicamos con el resolvedor del NCI y con PubChem, y muchas de las características fundamentales que hay detrás de esta aplicación.

También hemos incrustado Hack-a-Mol a continuación, y cuando haga sus tareas es posible que quiera abrirlo en una nueva ventana.

Vamos a echar otro vistazo al ácido benzoico. Despeja la ventana de bocetos en 2D utilizando el botón del recuadro blanco en la parte superior, segundo desde la izquierda, y luego dibuja el ácido benzoico. Haz clic en el botón de la flecha derecha. Esto debería renderizar una estructura 3D en la ventana de la derecha y generar un archivo MOL en la ventana de texto de abajo. (Para más detalles sobre la procedencia de estos datos, vea las secciones «2D a 3D» y «3D a datos de estructura» en «Cómo funciona»)

Ahora, eche un vistazo al archivo MOL en la ventana de texto. Observará que, por defecto, Hack-a-Mol incluye H explícita en los archivos MOL que genera. (Vea la discusión de H explícito e implícito anteriormente en este módulo para más información.)

Identifique los átomos y enlaces que componen el anillo. (Estos variarán dependiendo de la forma en que haya dibujado la molécula – la aplicación de croquis 2D numera los átomos y los enlaces en el orden en que se dibujan). Recuerda que las dos primeras columnas de cada entrada de la tabla de enlaces se refieren a las filas de la tabla de átomos, y la tercera columna da el tipo de enlace (1=simple, 2=doble, etc.) que conecta estos dos átomos. (Puede comprobarlo usted mismo pasando el ratón por encima de los átomos en la ventana 3D o haciendo clic en el enlace «etiquetas» situado encima de esta ventana.)

Una vez que haya identificado los seis enlaces del anillo en el archivo MOL, ajústelos manualmente para generar la otra estructura Kekulé del anillo. (Es decir, cambie los 1’s por 2’s y los 2’s por 1’s en los campos de tipo de enlace (tercera columna) de las entradas de la tabla de enlaces para los seis enlaces del anillo). Con el cursor todavía en la ventana de texto, pulse Intro. Esto debería generar la otra estructura Kekulé para el ácido benzoico tanto en la ventana 3D como en la 2D.

Sólo por diversión, generemos una estructura sin sentido. Cambie todos los enlaces del anillo por enlaces dobles y pulse Intro. Ahora debería tener una estructura químicamente ofensiva que implica un anillo de ciclohexahexeno con seis átomos de carbono cargados positivamente que violan las reglas de valencia. Hay una lección aquí – el software no le dirá que los datos de su estructura son químicamente absurdos a menos que esté programado para hacerlo.

Regrese al ácido benzoico, ya sea cambiando los enlaces de nuevo manualmente o simplemente borrando la ventana de boceto 2D, volviendo a dibujar y haciendo clic en el botón de la flecha derecha de nuevo.

Ahora, vamos a pegar un átomo de cloro en el anillo de benceno. Utilizando las tablas de átomos y enlaces, localice la entrada de la tabla de átomos para un hidrógeno del anillo orto, meta o para del grupo carboxilo (¡usted elige!). Cambia el símbolo del átomo en esta entrada de la tabla de átomos de H a Cl, y pulsa intro. Ahora debería tener el isómero del ácido clorobenzoico de su elección tanto en la ventana 3D como en la 2D.

Un ejercicio más: convirtamos nuestro ácido benzoico en ácido piridínico-3-carboxílico – es decir, ácido benzoico con N en lugar de uno de los carbonos del anillo meta al grupo carboxílico. Este es el compuesto más conocido como niacina (vitamina B3).

(Dato curioso tangencial: la niacina, descubierta como producto de la reacción ácida de la nicotina, se denominó originalmente ácido nicotínico. En la década de 1930, se descubrió que era el nutriente esencial que evitaba la pelagra, un trastorno devastador muy extendido en el sur de Estados Unidos a principios del siglo XX. Las autoridades sanitarias promovieron el enriquecimiento de la harina con ácido nicotínico, y la epidemia de pelagra empezó a desaparecer. Sin embargo, a los médicos y científicos les preocupaba que el nombre «ácido nicotínico» diera la impresión de que estaban curando una enfermedad masiva poniendo tabaco en el pan. Un comité del Consejo Nacional de Investigación decidió cambiar el nombre de la sustancia por el de niacina, abreviatura de vitamina del ácido nicotínico.)

En cualquier caso: localice la entrada de un carbono anular meta al grupo carboxilo. (Sugerencia: 1) utilice las tablas de átomos y enlaces para identificar el átomo de carbono unido a los dos átomos de oxígeno; 2) encuentre el carbono anular unido a ese carbono carboxilo; 3) encuentre un carbono anular a dos enlaces de distancia de ese carbono anular sustituido por el carboxilo). Cambie ese carbono a N, y presione enter.

Ahora tenemos el átomo N en nuestro anillo, pero notará que está cargado positivamente. No cambiamos ninguno de los hidrógenos explícitos, así que el átomo N permanece protonado, como el átomo C al que sustituyó. Deshagámonos de ese átomo de hidrógeno. Localiza la entrada del enlace N-H en la tabla de enlaces y la entrada del átomo H correspondiente en la tabla de átomos, y borra ambas. Pulsa intro.

A menos que hayas tenido mucha suerte, ahora deberías tener un lío monstruoso en la ventana 3D y nada en absoluto en la ventana 2D. Oh-oh. Vuelve a la ventana del archivo MOL, pulsa ctrl-Z dos veces para deshacer la eliminación de esas filas, y pulsa enter. Eso te llevará de nuevo a la niacina N-protonada.

Al borrar una fila de la tabla de átomos, hemos renumerado todas las entradas posteriores de la tabla de átomos. Como no cambiamos las referencias de los átomos en la tabla de enlaces, esto rompió todos los enlaces a estos átomos renumerados.

Una vez más, borre ese enlace N-H de la tabla de enlaces y la entrada para ese átomo H en la tabla de átomos. Sin embargo, ahora arregle las referencias de la tabla de enlaces **disminuyendo el número de átomo en 1** para todos los átomos por debajo de la fila que ha eliminado. (Es decir, si el hidrógeno que has eliminado era la 13ª entrada de la tabla de átomos, cambia cada 14 en las dos primeras columnas de la tabla de enlaces por un 13, y cambia cada 15 en las dos primeras columnas de la tabla de enlaces por un 14.)

Pulsa enter. Ugh – su estructura es probablemente jodido ** de nuevo **, incluso si usted hizo todo esto renumeración correctamente. Incluso puede haber perdido su anillo, por alguna razón.

Echa un vistazo a la línea de los recuentos del archivo MOL – la fila por encima de la tabla de átomos, justo debajo de las cabeceras del archivo. Los dos primeros números de esta línea se refieren al número de átomos y enlaces de la molécula. Como hemos eliminado un átomo y un enlace, tenemos que disminuir cada uno de ellos de 15 a 14. Hágalo y vuelva a pulsar Intro. Ahora debería tener niacina.

Whew. Menos mal que el manejo de la tabla de conexiones es tan fácil de automatizar.

Juega un poco más con Hack-a-Mol. Echa un vistazo a la página «Cómo funciona» – muchas de las notaciones, aplicaciones y procesos a los que se hace referencia en esta página serán cubiertos en semanas posteriores. Puede que le resulte útil seguir volviendo a esta página y jugar con ella a medida que avanza en este curso.