2.2.2 : Anatomie d’un fichier MOL

Hack-a-Mol

Voici un site web au St. Olaf College où vous pouvez jouer avec la relation entre les structures 2D, les rendus 3D, les identifiants et les tables de connexion, avec l’aimable autorisation du cheminformaticien Bob Hanson. La page contient un lien vers un document expliquant « Comment ça marche » (également lié ici). Au fur et à mesure que ce cours avance, vous apprendrez comment nous communiquons avec le résolveur du NCI et PubChem, et plusieurs des caractéristiques fondamentales derrière cette application.

Nous avons également intégré Hack-a-Mol ci-dessous, et lorsque vous faites vos devoirs, vous pouvez vouloir ouvrir dans une nouvelle fenêtre.

Regardons de nouveau l’acide benzoïque. Effacez la fenêtre de croquis 2D en utilisant le bouton de la boîte blanche en haut, deuxième à partir de la gauche, puis dessinez l’acide benzoïque. Cliquez sur le bouton de la flèche droite. Cela devrait rendre une structure 3D dans la fenêtre de droite et générer un fichier MOL dans la fenêtre de texte ci-dessous. (Pour plus de détails sur l’origine de ces données, voir les sections « 2D vers 3D » et « 3D vers données de structure » dans « Comment ça marche ».)

Maintenant, jetez un coup d’œil au fichier MOL dans la fenêtre de texte. Vous remarquerez que, par défaut, Hack-a-Mol inclut le H explicite dans les fichiers MOL qu’il génère. (Voir la discussion sur les H explicites et implicites plus tôt dans ce module pour plus d’informations.)

Identifiez les atomes et les liaisons qui composent le cycle. (Ceux-ci varieront en fonction de la façon dont vous avez dessiné la molécule – l’application de croquis 2D numérote les atomes et les liaisons dans l’ordre où ils sont dessinés). Rappelez-vous que les deux premières colonnes de chaque entrée du tableau des liaisons font référence aux lignes du tableau des atomes, et que la troisième colonne indique le type de liaison (1=simple, 2=double, etc.) reliant ces deux atomes. (Vous pouvez vérifier vous-même en survolant les atomes dans la fenêtre 3D ou en cliquant sur le lien « labels » au-dessus de cette fenêtre.)

Une fois que vous avez identifié les six liaisons de l’anneau dans le fichier MOL, ajustez-les manuellement pour générer l’autre structure de Kekulé de l’anneau. (C’est-à-dire, intervertissez les 1 pour les 2 et les 2 pour les 1 dans les champs de type de liaison (troisième colonne) des entrées de la table de liaison pour les six liaisons de l’anneau). Avec le curseur toujours dans la fenêtre de texte, appuyez sur la touche Entrée. Cela devrait générer l’autre structure de Kekulé pour l’acide benzoïque dans les fenêtres 3D et 2D.

Juste pour le plaisir, générons une structure absurde. Changez toutes les liaisons cycliques en doubles liaisons, et appuyez sur la touche Entrée. Vous devriez maintenant avoir une structure chimiquement offensante impliquant un cycle cyclohexahexène avec six atomes de carbone chargés positivement qui violent les règles de valence. Il y a une leçon à tirer ici – le logiciel ne vous dira pas que vos données de structure sont chimiquement insensées à moins qu’il ne soit programmé pour le faire.

Retournez à l’acide benzoïque, soit en changeant les liaisons de nouveau manuellement, soit simplement en effaçant la fenêtre de croquis 2D, en redessinant et en cliquant à nouveau sur le bouton de flèche droite.

Maintenant, collons un atome de chlore sur le cycle benzénique. En utilisant les tableaux d’atomes et de liaisons, localisez l’entrée du tableau d’atomes pour un hydrogène du cycle en ortho, méta ou para par rapport au groupe carboxyle (votre choix !). Changez le symbole de l’atome dans cette entrée de table d’atomes de H à Cl, et appuyez sur Entrée. Vous devriez maintenant avoir l’isomère d’acide chlorobenzoïque de votre choix dans les fenêtres 3D et 2D.

Encore un exercice : transformons notre acide benzoïque en acide pyridine-3-carboxylique – c’est-à-dire en acide benzoïque avec N à la place de l’un des carbones du cycle en méta du groupe carboxylique. C’est le composé plus connu sous le nom de niacine (vitamine B3).

(Fait amusant tangentiel : la niacine, découverte comme un produit de réaction acide de la nicotine, était initialement nommée acide nicotinique. Dans les années 1930, on a découvert qu’elle était le nutriment essentiel qui prévenait la pellagre, un trouble dévastateur largement répandu dans le Sud américain au début du vingtième siècle. Les responsables de la santé publique ont encouragé l’enrichissement de la farine en acide nicotinique, et l’épidémie de pellagre a commencé à disparaître. Cependant, les médecins et les scientifiques s’inquiétaient du fait que le nom « acide nicotinique » donnait l’impression qu’ils soignaient une maladie de masse en mettant du tabac dans le pain. Un comité du Conseil national de la recherche a décidé de changer le nom de la substance en niacine, abréviation de vitamine de l’acide nicotinique.)

Anyway : localisez l’entrée pour un carbone du cycle méta au groupe carboxyle. (Conseil : 1) utilisez les tableaux des atomes et des liaisons pour identifier l’atome de carbone lié aux deux atomes d’oxygène ; 2) trouvez le carbone du cycle lié à ce carbone carboxyle ; 3) trouvez un carbone du cycle à deux liaisons de ce carbone du cycle substitué par un carboxyle). Changez ce carbone en N, et appuyez sur la touche entrée.

Maintenant nous avons l’atome N dans notre anneau, mais vous remarquerez qu’il est chargé positivement. Nous n’avons changé aucun des hydrogènes explicites, donc l’atome N reste protoné, comme l’atome C qu’il a remplacé. Débarrassons-nous de cet atome d’hydrogène. Localisez l’entrée de la liaison N-H dans la table des liaisons et l’entrée de l’atome H correspondant dans la table des atomes, et supprimez-les toutes les deux. Appuyez sur la touche entrée.

Sauf si vous avez eu beaucoup de chance, vous devriez maintenant avoir un désordre monstrueux dans la fenêtre 3D et rien du tout dans la fenêtre 2D. Oh-oh. Retournez à la fenêtre du fichier MOL, appuyez deux fois sur ctrl-Z pour annuler la suppression de ces lignes, et appuyez sur entrée. Cela vous ramènera à la niacine N-protonée.

En supprimant une ligne de la table atomique, nous avons renuméroté toutes les entrées suivantes de la table atomique. Comme nous n’avons pas modifié les références atomiques dans la table des liaisons, cela a rompu toutes les liaisons vers ces atomes renumérotés.

Encore une fois, supprimez cette liaison N-H de la table des liaisons et l’entrée pour cet atome H dans la table des atomes. Cependant, corrigez maintenant les références de la table des liaisons en **décrétant le numéro d’atome de 1** pour tous les atomes situés sous la ligne que vous avez supprimée. (C’est-à-dire, si l’hydrogène que vous avez supprimé était la 13e entrée de la table des atomes, changez chaque 14 dans les deux premières colonnes de la table des liaisons en un 13, et changez chaque 15 dans les deux premières colonnes de la table des liaisons en un 14.)

Cliquez sur entrée. Ugh – votre structure est probablement foutue **encore**, même si vous avez fait toute cette renumérotation correctement. Vous avez peut-être même perdu votre anneau, pour une raison quelconque.

Regardez la ligne des comptes du fichier MOL – la ligne au-dessus de la table des atomes, juste en dessous des en-têtes du fichier. Les deux premiers chiffres de cette ligne font référence au nombre d’atomes et de liaisons dans la molécule. Comme nous avons supprimé un atome et une liaison, nous devons diminuer chacun de ces nombres de 15 à 14. Faites-le, puis appuyez à nouveau sur la touche Entrée. Vous devriez maintenant avoir la niacine.

Whew. Dieu merci, la manipulation des tables de connexion se prête bien à l’automatisation !

Joue encore un peu avec Hack-a-Mol. Jetez un coup d’œil à la page « Comment ça marche » – un grand nombre de notations, d’applications et de processus mentionnés sur cette page seront couverts dans les semaines suivantes. Vous pouvez trouver utile de continuer à revenir à cette page et de jouer avec au fur et à mesure que vous avancez dans ce cours.

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