2.2.2: Anatomy of a MOL file

Hack-a-Mol

St. Olaf Collegeのウェブサイトに、化学情報学者Bob Hansonの提供で、2次元構造、3次元描画、識別子、接続表の関係を遊ぶことができるものがありましたのでご紹介します。 このページには「How it Works」を説明する文書へのリンクがあります（ここにもリンクされています）。 このコースが進むにつれて、NCI リゾルバや PubChem とどのように通信するか、またこのアプリケーションの背後にある多くの基本機能を学ぶことができます。 上部の左から2番目の白いボックスのボタンで2Dスケッチウィンドウを消去してから、安息香酸を描きます。 右の矢印ボタンをクリックします。 すると右のウィンドウに3D構造が描かれ、下のテキストウィンドウにMOLファイルが生成されるはずです。 (このデータがどこから来るかについては、「仕組み」の「2Dから3D」「3Dから構造データ」の項を参照してください。)

ここで、テキストウィンドウのMOLファイルを見てください。 Hack-a-Molが生成するMOLファイルには、デフォルトで明示的なHが含まれていることに気づくはずです。 (詳細については、このモジュールの前の明示的および暗示的なHの議論を参照してください。)

リングを構成する原子と結合を特定します。 (これらは分子を描いた方法によって異なります。2Dスケッチアプリケーションは原子と結合を描いた順番に番号を付けます)。 結合表の最初の2列は原子表の行を表し、3列目は2つの原子を結ぶ結合の種類（1=単体、2=二重、など）を表します。 (3D ウィンドウで原子の上にカーソルを置くか、このウィンドウの上の「ラベル」リンクをクリックすると、自分で確認できます。)

MOL ファイルで 6 つのリング結合を確認したら、リングのもうひとつのケクレ構造を生成するために、手動で調整します。 (つまり、6つの環の結合の結合表の項目(3列目)の結合タイプ欄で、1を2に、2を1に切り替えます)。 カーソルをテキストウィンドウに置いたまま、Enterキーを押す。 これで安息香酸のもうひとつのケクレ構造が3Dと2Dの両方のウィンドウに生成されます。

ためしに、無意味な構造を生成してみましょう。 すべての環結合を二重結合に変更し、Enter を押してください。 正電荷を帯びた 6 つの炭素原子が価数規則に違反したシクロヘキサヘキセン環を含む、化学的に不快な構造ができあがったはずです。

安息香酸に戻すには、結合を手動で戻すか、2Dスケッチウィンドウをクリアして再描画し、もう一度右矢印ボタンをクリックしてください。 原子表と結合表を使って、カルボキシル基の直下、メタ、またはパラにある環状水素の原子表の項目を探します（お好きなものを選んでください！）。 この原子表の項目の原子記号を H から Cl に変更して、Enter を押します。

もう 1 つの演習です。安息香酸をピリジン-3-カルボン酸、つまり、カルボキシル基のメタ環炭素の 1 つの代わりに N を持つ安息香酸にしましょう。 ナイアシンはニコチンの酸性反応生成物として発見され、当初はニコチン酸と命名された。 1930年代には、20世紀初頭にアメリカ南部で広く流行したペラグラを予防する必須栄養素であることが判明した。 そこで保健所の担当者は、小麦粉にニコチン酸を添加することを奨励し、ペラグラの流行は収束に向かった。 しかし、医師や科学者は、「ニコチン酸」という名称が、パンにタバコを入れることで集団病を治しているような印象を与えるのではないかと心配した。 全米研究会議の委員会は、物質名をナイアシン（ニコチン酸ビタミンの略）に変更することを決定した)

Anyway: a ring carbon meta to the carboxyl groupの項目を検索してください。 (ヒント: 1) 原子と結合の表を使って、2つの酸素原子に結合した炭素原子を特定する。2) そのカルボキシル炭素に結合した環状炭素を見つける。3) そのカルボキシル置換環状炭素から2結合離れた環状炭素を見つける)。 その炭素をNに変えて、Enterを押す。

これでN原子がリングに入ったが、正に帯電していることに気がつくだろう。 明示的な水素は変更しなかったので、N原子は置換したC原子と同様にプロトン化されたままです。 では、その水素原子を取り除いてみましょう。 結合表からN-H結合のエントリーを、原子表から対応するH原子のエントリーを探し、両方を削除します。 Enterを押してください。

よほど幸運でない限り、3Dウィンドウには巨大な混乱が、2Dウィンドウには何もないはずです。 あーあ。 MOLファイルウィンドウに戻り、ctrl-Zを2回押してこれらの行の削除を取り消し、Enterキーを押します。 これでN-プロトン化ナイアシンに戻ります。

原子表の行を削除することで、それ以降の原子表の項目にはすべて番号が付け直されました。

もう一度、結合表からそのN-H結合を削除し、原子表からそのH原子のエントリを削除します。 ただし、今度は削除した行より下のすべての原子について、**原子番号を1つ減らして、結合表の参照を修正します。 (つまり、削除した水素が原子表の 13 番目のエントリだった場合、結合表の最初の 2 列の 14 をそれぞれ 13 に変更し、結合表の最初の 2 列の 15 をそれぞれ 14 に変更します)

Enter キーを押してください。 うっ – おそらくあなたの構造は、この番号変更をすべて正しく行ったとしても、**再び**台無しになっています。

MOLファイルの行数を見てください。原子表の上、ファイルヘッダのすぐ下にある行です。 この行の最初の2つの数字は、分子内の原子と結合の数を示しています。 原子と結合を1つずつ削除したので、それぞれを15から14に減らす必要があります。 そうして、もう一度Enterキーを押してください。 これでniacin.

ができたはずです。 接続テーブルの処理が自動化できることに感謝します！

Hack-a-Mol でもう少し遊んでみてください。 このページで言及されている多くの表記法、アプリケーション、およびプロセスは、この後の週でカバーされます。 このページで言及されている多くの表記やアプリ、プロセスは、この後の週でカバーされます。このコースで学習を進めるにあたり、このページに戻り続けて遊ぶと便利でしょう。 Hack-A-Molは芳香族結合の4という数字を扱えるのでしょうか？ どうしてわかるのでしょうか？ 化学的に健全だが芳香族でない構造を、結合フィールドの4を使って作ることができますか？

2. Perfluorinated octanoic acid (PFOA) は、テフロンを含むフッ素ポリマーの製造に長い間重要な役割を果たした界面活性剤である。 過去10年間、公衆衛生上の重大な懸念と多くの訴訟の対象となってきました。

3Dウィンドウの下にあるテキスト検索ボックスにPFOAを入力し、「検索」をクリックして、Hack-a-MolにPFOAを取り込みます。 モルファイルを編集してPFOAを脱フッ素し、オクタン酸に変換する。

2b. 今度は酢酸にします。 (XYZ 座標を変更せずに、正しい外観の 2D および 3D レンダリングを行うことは可能ですが、原子や結合の削除やラベルの変更には ***非常に*** 注意する必要があります。)