2.2.2: Anatomia de um arquivo MOL

Hack-a-Mol

Her um site no St. Olaf College onde você pode jogar com a relação entre estruturas 2D, renderizações 3D, identificadores e tabelas de conexão, cortesia do químico Bob Hanson. Há um link na página para um documento que explica “Como Funciona” (também linkado aqui). À medida que este curso avança, você aprenderá como nos comunicamos com o resolvedor NCI e o PubChem, e muitas das características fundamentais por trás desta aplicação.

Abaixo também incorporamos Hack-a-Mol, e ao fazer suas tarefas você pode querer abrir em uma nova janela.

Vamos dar outra olhada no ácido benzóico. Limpe a janela do esboço 2D usando o botão da caixa branca no topo, segundo a partir da esquerda, e depois desenhe o ácido benzóico. Clique no botão da seta para a direita. Isso deve renderizar uma estrutura 3D na janela à direita e gerar um arquivo MOL na janela de texto abaixo. (Para detalhes sobre a origem destes dados, veja as secções “2D para 3D” e “3D para estruturar dados” em “Como Funciona”)

Agora, dê uma olhada no ficheiro MOL na janela de texto. Você vai notar que, como padrão, Hack-a-Mol inclui H explícito nos arquivos MOL que ele gera. (Veja a discussão do H explícito e implícito anteriormente neste módulo para mais informações.)

Identificar os átomos e ligações que compõem o anel. (Estes irão variar dependendo da forma como você desenhou a molécula – os números de átomos e vínculos da aplicação de esboço 2D na ordem em que são desenhados). Lembre-se, as duas primeiras colunas em cada entrada da tabela de ligações referem-se a linhas na tabela de átomos, e a terceira coluna dá o tipo de ligação (1=única, 2=dupla, etc.) ligando estes dois átomos. (Você pode se verificar pairando sobre os átomos na janela 3D ou clicando no link “labels” acima desta janela.)

Após ter identificado os seis anéis de ligação no arquivo MOL, ajuste-os manualmente para gerar a outra estrutura Kekulé do anel. (Ou seja, trocar os 1’s por 2’s e os 2’s por 1’s nos campos de tipo de vínculo (terceira coluna) das entradas da tabela de vínculos para os seis anéis de vínculo). Com o cursor ainda na janela de texto, pressione enter. Isto deve gerar a outra estrutura Kekulé para ácido benzóico tanto na janela 3D como na 2D.

Apenas para chutes, vamos gerar uma estrutura sem sentido. Mude todas as ligações do anel para ligações duplas, e pressione enter. Agora você deve ter uma estrutura quimicamente ofensiva envolvendo um anel de ciclohexahexeno com seis átomos de carbono com carga positiva, violando as regras de valência. Há uma lição aqui – o software não lhe dirá que seus dados de estrutura são quimicamente absurdos a menos que esteja programado para fazê-lo.

Revert para ácido benzóico, ou alterando as ligações de volta manualmente ou apenas limpando a janela de esboço 2D, desenhando novamente, e clicando novamente no botão de seta à direita.

Agora, vamos colar um átomo de cloro no anel de benzeno. Usando as tabelas de átomo e de ligação, localize a entrada da tabela de átomo para um anel de hidrogênio ortho, meta, ou para o grupo carboxil (sua escolha!). Mude o símbolo do átomo nesta entrada da tabela de átomo de H para Cl, e pressione enter. Agora deve ter o isómero de ácido clorobenzoico à sua escolha, tanto em 3D como em 2D windows.

Mais um exercício: vamos transformar o nosso ácido benzóico em ácido piridina-3-carboxílico – ou seja, ácido benzóico com N no lugar de um dos meta-carbonos do anel para o grupo carboxílico. Este é o composto mais conhecido como niacina (vitamina B3).

(Fato divertido tangencial: a niacina, descoberta como um produto de reação ácida da nicotina, foi originalmente chamada de ácido nicotínico. Na década de 1930, descobriu-se que era o nutriente essencial que previne a pelagra, um distúrbio devastador amplamente prevalecente no sul americano no início do século XX. Funcionários da saúde pública promoveram o enriquecimento da farinha com ácido nicotínico, e a epidemia de pelagra começou a desaparecer. No entanto, médicos e cientistas receavam que o nome “ácido nicotínico” desse a impressão de que eles estavam curando a doença em massa ao colocar tabaco no pão. Um comité do Conselho Nacional de Investigação decidiu mudar o nome da substância para niacina, abreviatura de nicotinic acid vitamin.)

Anyway: localizar a entrada para uma meta de carbono em anel para o grupo carboxil. (Dica: 1) use as tabelas de átomos e ligas para identificar o átomo de carbono ligado aos dois átomos de oxigênio; 2) encontre o anel de carbono ligado a esse carbono carboxil; 3) encontre um anel de carbono a duas ligas longe desse anel de carbono carboxil-substituído). Mude esse carbono para N, e pressione enter.

Agora temos o átomo N em nosso anel, mas você vai notar que ele está positivamente carregado. Nós não mudamos nenhum dos hidrogênios explícitos, então o átomo N permanece protonado, como o átomo C que ele substituiu. Vamos livrar-nos desse átomo de hidrogénio. Localize a entrada para a ligação N-H na tabela de ligação e a entrada para o átomo H correspondente na tabela de átomos, e apague ambos. Pressione enter.

A menos que você tenha tido muita sorte, agora você deve ter uma monstruosa confusão na janela 3D e nada na janela 2D. Uh-oh. Volte para a janela do arquivo MOL, pressione ctrl-Z duas vezes para desfazer a exclusão dessas linhas, e pressione enter. Isso irá levá-lo de volta para N-protonated niacin.

Apagando uma linha da tabela de átomos, renumeramos todas as entradas subsequentes da tabela de átomos. Como não alteramos as referências de átomos na tabela de ligações, isto quebrou todas as ligações a estes átomos renumerados.

Apagar novamente a ligação N-H da tabela de ligações e a entrada para aquele átomo H na tabela de átomos. Entretanto, agora fixe as referências da tabela de obrigações em ** diminuindo o número de átomos em 1** para todos os átomos abaixo da linha que você eliminou. (Ou seja, se o hidrogênio eliminado for a 13ª entrada da tabela de átomos, modificar cada 14 nas duas primeiras colunas da tabela de ligações para 13, e modificar cada 15 nas duas primeiras colunas da tabela de ligações para 14.)

Hit enter. Ugh – sua estrutura provavelmente está aparafusada **again**, mesmo que você tenha feito toda essa renumeração corretamente. Você pode até ter perdido seu anel, por alguma razão.

Dê uma olhada na linha de contagem do arquivo MOL – a linha acima da tabela de átomos, logo abaixo dos cabeçalhos do arquivo. Os dois primeiros números nesta linha referem-se ao número de átomos e ligações na molécula. Como apagamos um átomo e um vínculo, precisamos diminuir cada um deles de 15 para 14. Faça isso, e depois pressione enter novamente. Agora você deve ter niacin.

Whew. Graças a Deus que o manuseio da tabela de conexão é tão favorável à automação!

Tocar mais um pouco com Hack-a-Mol. Dê uma olhada na página “Como Funciona” – muitas das notações, aplicações e processos referidos nesta página serão cobertos nas semanas seguintes. Você pode achar útil voltar a esta página e brincar com ela à medida que avança neste curso.