Представление 3D структур

M END

17. 2 7 1 6 0 0 0

16. 1 6 1 0 0 0 0

15. 1 5 1 1 0 0 0

14. 1 4 1 0 0 0 0

13. 2 3 2 0 0 0 0

12. 1 2 1 0 0 0 0

H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

O 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

V2000

3.

ISIS- 10031016312D

NSC7594 acetaldehyde

Каждый мол-файл состоит из двух частей: строки параметров – так называемой «шапки», специфичной для мол-файлов (строки 1-3) и продолжающейся таблицы (строки 4-18), которые являются фундаментом для такого вида форматов.

Первая строка «шапки» содержит информацию о названии молекулы. Если название по каким-либо причинам отсутствует, то эта строка остается незаполненной. Например, для этаналя указаны два названия: его идентификационный номер из NCI базы данных (NSC 7594) и обычное название соединения.

Вторая строка имеет более строгий формат и содержит общую информацию о имени пользователя; программы, которая используется для получения данного файла, и о дате и времени, когда этот файл был создан. Информация о дате и времени формируется из ряда двухзначных значений, представляющих месяц (10 в приведенном примере), дату (03), год (10), час (16) и минуты (31) соответственно. Также указываются атомные координаты (2D или 3D).

Третья строка «шапки» обычно остается пустой или содержит комментарии.

Строки 4-18 образуют продолжающуюся таблицу, содержащую описание атомов, составляющих данное соединение, которые могут быть полностью или частично соединены связями. Такой набор атомов может представлять молекулу, фрагмент молекулы, субструктуры и т.д. В случае мол-файла блок продолжающейся таблицы описывает одну молекулу.

Первая линия продолжающейся таблицы называется линия подсчета (расчета) и определяет из какого количества атомов построена данная молекула (7), какое количество связей имеется в данном соединении (6), является ли молекула хиральной (1- хиральна, 0 – нет) и т.д. Далее может идти перечисление каких-либо других свойств. Последняя позиция в этой строке указывает версию формата продолжающейся таблицы, используемого в данном файле. В приведенном примере это версия V2000. Также существует более новая расширенная версия V3000.

Все семь атомов, которые указаны в строке подсчета, описываются подробно в атомном блоке ( строки5-11). Каждый атом представлен в виде одного ряда, который определяет декартовы координаты, атомный символ, отклонение от атомной массы основного изотопа по сравнению с периодической таблицей, заряд, стереохимические особенности атома, число отдельно изображенных атомов водорода, нестандартная валентность и ряд других свойств. Декартовы координаты определяют модель молекулы (2D или 3D), как указано во второй строке файла. 2D модели могут быть получены, например, при помощи программы ISIS/DRAW. 3D структурные данные получаются в результате экспериментов или теоретических вычислений (например, программа CORINA). 3D координаты можно увидеть в третьей колонке атомного блока (z-координаты). Если эта колонка содержит только значения нуля, значит молфайл содержит только 2D координаты.

После атомного блока идет блок связей ( строки12-17). Каждая линия этого блока определяет какие два атома связаны между собой, мультиплетность связи и стерео конфигурацию связи. Первая колонка указывает первый атом, вторая колонка – атом с которым связан первый атом, в третьей колонке указан тип связи (одинарная – 1, двойная – 2, тройная – 3), в четвертой – стереохимические особенности связи.

Одинарная связь содержит значение 0, если нет стерео специфичности (обычная связь, в плоскости), 1 – над плоскостью, 2 – за плоскостью, 4 – вверх, 5 – направление неизвестно, 6 – вниз. Цис/транс или E/Z конфигурация двойной связи определяется x,y,z координатами атомного блока, если значение 0. Если указано значение 3, значит двойная связь либо цис, либо транс.

Последняя часть файла, представленного здесь, – это блок свойств, который может содержать разнообразные свойства. Однако, в большинстве случаев этот блок остается пустым, за исключением последней строки (строка 18).

В качестве более сложного примера можно привести мол-файл фенилаланина.

phenylalanine

-ISIS- 10030708132D

Комментарии

12 12 0 0 0 0 0 0 0 0999 V2000

-0.7764 -2.3791 0.0000 C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-0.7776 -3.2065 0.0000 C 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0

-0.0628 -3.6194 Табличные представления

3D структура молекулы тесно связана с большим разнообразием физических, химических и биологических свойств. 3D геометрия молекулы называется ее конформацией. Следует отметить, что существует иерархия в представлении химических соединений. Исходя из строения молекулы, можно узнать стереохимическую информацию, что приведет к конфигурации молекулы (более детальному описанию молекулы), которая затем переводится в соответствующую 3D структуру, т.е. единственную конформацию молекулы при рассмотрении или набор конформаций (рис. 2.89).

Рис. 2.89. От строения к конфигурации и затем к конформации (3D структуре) молекулы на примере 2R-бензилсукцината.

В основном используются два различных метода для представления химической структуры в 3D пространстве. Оба метода используют различные координатные системы для описания пространственного расположения атомов молекул при их рассмотрении.

Наиболее широкоиспользуемый способ – выбор декартовой системы координат, т.е. кодирование x -, y - и z - координат каждого атома. Для каждого атома декартовые координаты можно перечислить в одном ряду. Рис. 2-90 иллюстрирует этот метод на примере молекулы метана.

	x	y	z
C1	-0.0127	1.0858	0.0080
H2	0.0021	-0.0041	0.0020
H3	1.0099	1.4631	0.0003
H4	-0.5399	1.4469	-0.8751
H5	-0.5229	1.4373	0.9048

X

Z

Y

Рис. 2.90. Система декартовых координат и декартовые координаты метана.

Дата добавления: 2015-06-04