2.2.2.2: Egy MOL fájl anatómiája

Hack-a-Mol

Itt egy weboldal a St. Olaf College-ban, ahol Bob Hanson kéminformatikus jóvoltából játszhatunk a 2D struktúrák, 3D ábrázolások, azonosítók és kapcsolati táblázatok közötti összefüggésekkel. Az oldalon van egy link egy dokumentumra, amely elmagyarázza a “How it Works” (szintén ide van linkelve). A kurzus előrehaladtával megtanulhatja, hogyan kommunikálunk az NCI reszolverrel és a PubChemmel, valamint az alkalmazás számos alapvető funkcióját.

A Hack-a-Mol-t is beágyaztuk az alábbiakban, és a feladatok elvégzésekor érdemes új ablakban megnyitni.

Nézzük meg még egyszer a benzoesavat. Töröljük a 2D-s vázlatablakot a felül, balról a második helyen lévő fehér dobozgombbal, majd rajzoljuk le a benzoesavat. Kattintsunk a jobbra mutató nyíl gombra. Ennek a jobb oldali ablakban egy 3D szerkezetet kell megjelenítenie, és az alatta lévő szöveges ablakban egy MOL fájlt kell létrehoznia. (Arról, hogy honnan származnak ezek az adatok, a “Hogyan működik?” című fejezet “2D-ből 3D-be” és “3D-ből struktúraadatok” szakaszaiban olvashat.)

Most nézze meg a MOL fájlt a szöveges ablakban. Észre fogja venni, hogy a Hack-a-Mol alapértelmezés szerint explicit H-t tartalmaz az általa generált MOL fájlokban. (További információért lásd az explicit és implicit H tárgyalását a modul korábbi részében.)

Identifikálja a gyűrűt alkotó atomokat és kötéseket. (Ezek attól függően változnak, hogy milyen módon rajzolta meg a molekulát – a 2D-s vázlatprogram az atomokat és kötéseket a rajzolás sorrendjében számozza). Ne feledje, hogy a kötéstábla minden egyes bejegyzésének első két oszlopa az atomtábla soraira utal, a harmadik oszlop pedig a két atomot összekötő kötés típusát (1=egy, 2=kettős stb.) adja meg. (Magad is ellenőrizheted, ha a 3D ablakban az atomok fölött lebegsz, vagy a “címkék” linkre kattintasz ezen ablak fölött.)

Amint azonosítottad a hat gyűrűkötést a MOL fájlban, kézzel állítsd be őket, hogy létrehozd a gyűrű másik Kekulé-szerkezetét. (Azaz cserélje fel az 1-eseket 2-esekre és a 2-eseket 1-esekre a kötéstípus mezőkben (harmadik oszlop) a kötéstábla bejegyzéseiben a hat gyűrűkötés esetében.) Ha a kurzor még mindig a szövegablakban van, nyomja meg az enter billentyűt. Ennek a benzoesav másik Kekulé-szerkezetét kell létrehoznia mind a 3D-s, mind a 2D-s ablakban.

A csak a vicc kedvéért generáljunk egy nonszensz szerkezetet. Változtassuk meg az összes gyűrűkötést kettős kötésre, és nyomjuk meg az Entert. Most már egy kémiailag sértő szerkezetet kell kapnunk, amely egy ciklohexahexén gyűrűt tartalmaz, hat pozitív töltésű szénatommal, amely sérti a valencia szabályokat. Van itt egy tanulság – a szoftver nem fogja megmondani, hogy a szerkezetadatai kémiailag értelmetlenek, hacsak nem erre van programozva.

Visszaállíthatjuk a benzoesavra, akár úgy, hogy manuálisan visszaállítjuk a kötéseket, akár úgy, hogy egyszerűen töröljük a 2D vázlatablakot, újrarajzoljuk, és ismét a jobb nyíl gombra kattintunk.

Most pedig ragasszunk egy klóratomot a benzolgyűrűre. Az atom- és kötéstáblák segítségével keressük meg a gyűrű hidrogénjének a karboxilcsoporthoz orto, meta vagy para irányú atomtábla bejegyzését (válasszunk!). Változtassuk meg az atomtábla bejegyzésében az atomszimbólumot H-ról Cl-re, és nyomjuk meg az Entert. Most már mind a 3D-s, mind a 2D-s ablakban az Ön által kiválasztott klór-benzoesav izomerjének kell megjelennie.

Még egy gyakorlat: alakítsuk át a benzoesavunkat piridin-3-karbonsavvá – azaz benzoesavvá, ahol a gyűrű egyik szénatomja helyett N áll a karboxilcsoport meta csoportjában. Ez a niacin (B3-vitamin) néven ismertebb vegyület.

(Tangenciális érdekesség: a niacin, amelyet a nikotin savas reakciótermékeként fedeztek fel, eredetileg nikotinsavnak nevezték. Az 1930-as években kiderült, hogy ez az az alapvető tápanyag, amely megakadályozta a pellagrát, a huszadik század elején az amerikai délen széles körben elterjedt pusztító betegséget. A közegészségügyi tisztviselők támogatták a liszt nikotinsavval való dúsítását, és a pellagra járvány kezdett eltűnni. Az orvosok és a tudósok azonban aggódtak amiatt, hogy a “nikotinsav” elnevezés azt a benyomást keltette, hogy a kenyérbe kevert dohánnyal tömeges betegséget gyógyítanak. A Nemzeti Kutatási Tanács egyik bizottsága úgy döntött, hogy az anyag nevét niacinra változtatják, ami a nikotinsav-vitamin rövidítése.)

Mindenesetre: keresse meg a karboxilcsoporthoz tartozó gyűrűs szén-meta bejegyzését. (Tipp: 1) az atom- és kötéstáblázatok segítségével azonosítsa a két oxigénatomhoz kötött szénatomot; 2) keresse meg az ehhez a karboxilszénhez kötött gyűrűs szenet; 3) keressen egy gyűrűs szenet két kötéssel távolabb ettől a karboxilszubsztituált gyűrűs szenetől.) Változtassuk ezt a szenet N-re, és nyomjuk meg az Entert.

Most már megvan az N atom a gyűrűnkben, de észre fogjuk venni, hogy pozitívan töltött. Nem változtattuk meg egyik kifejezett hidrogént sem, így az N atom protonált marad, akárcsak a C atom, amit helyettesített. Szabaduljunk meg ettől a hidrogénatomtól. Keressük meg az N-H kötés bejegyzését a kötéstáblában és a megfelelő H atom bejegyzését az atomtáblában, és töröljük mindkettőt. Nyomjuk meg az Entert.

Hacsak nem volt nagy szerencsénk, akkor most egy monstre rendetlenségnek kell lennie a 3D ablakban, és egyáltalán semminek a 2D ablakban. Uh-oh. Menjen vissza a MOL fájl ablakba, nyomja le kétszer a ctrl-Z billentyűt, hogy visszavonja a sorok törlését, és nyomja meg az Entert. Ezzel visszakerülünk az N-protonált niacinhoz.

Azzal, hogy töröltünk egy sort az atomtáblából, az összes következő atomtábla bejegyzést átszámoztuk. Mivel a kötéstáblában nem változtattuk meg az atomhivatkozásokat, ez megszakította az összes kötést ezekhez az újraszámozott atomokhoz.

Még egyszer törölje az N-H kötést a kötéstáblából és a H atom bejegyzését az atomtáblából. Most azonban javítsa ki a kötéstábla hivatkozásait úgy, hogy **csökkenti az atomszámot 1-gyel** a törölt sor alatti összes atom esetében. (Azaz, ha a hidrogén, amelyet törölt, a 13. atomtábla-bejegyzés volt, akkor a kötéstábla első két oszlopában minden 14-es értéket változtasson 13-ra, és a kötéstábla első két oszlopában minden 15-ös értéket változtasson 14-re.)

Nyomja meg az Entert. Ugh – a szerkezeted valószínűleg **megint** el van cseszve, még akkor is, ha az összes átszámozást helyesen végezted el. Valamilyen oknál fogva még a gyűrűdet is elveszíthetted.

Vess egy pillantást a MOL fájl számlálási sorára – az atomtáblázat feletti sorra, közvetlenül a fájlfejlécek alatt. Ebben a sorban az első két szám a molekulában lévő atomok és kötések számára utal. Mivel töröltünk egy atomot és egy kötést, ezért mindkettőt 15-ről 14-re kell csökkentenünk. Tegye ezt meg, majd nyomja meg újra az Entert. Most már niacin.

Whew. Hála az égnek, hogy a kapcsolati táblázatkezelés ennyire jól automatizálható!

Játsszunk még egy kicsit a Hack-a-Mollal. Vessen egy pillantást a “Hogyan működik” oldalra – az ezen az oldalon említett jelölések, alkalmazások és folyamatok nagy részét a következő hetekben tárgyaljuk majd. Hasznosnak találhatja, ha a tanfolyam során továbbhaladva továbbra is visszatér erre az oldalra, és játszik vele.