Deskryptory molekularne

Transkrypt

1 Deskryptory molekularne

2 Molekuła - definicje Konstytucja sposób łączenia atomów Stereochemia sposób rozmieszczenia atomów w przestrzeni (konfiguracja) Izomery związki o tym samym wzorze cząsteczkowym różniące się konstytucją lub stereochemią IUPA Recommendations [

3 Molekuła - izomery etanol eter dietylowy Z E kwas (Z)--fenyloprop--enowy kwas (E)--fenyloprop--enowy

4 pis molekuł - topologia statyczny opis opiera się na topologii (matematyka) Z E kwas (Z)--fenyloprop--enowy kwas (E)--fenyloprop--enowy

5 Izomery E, Z - algorytm IP wiązania wielokrotne = - IP = ahna-ingolda-preloga () ()

6 Izomery E, Z - algorytm IP b c b a a a a c Z Br E N sp sp Br Br Br Z (cis) E (trans) E (syn)

7 Substancja chemiczna komplikacja problemu molekuły energia potencjalna o o o o o o o kąt torsyjny konformery - populacja kontrolowana przez energię molekuł

8 Właściwość P cecha molekuły czy substancji? aldehyd D-(+)glicerynowy aldehyd L-(-)-glicerynowy N R N S D-(-)-alanina L-(+)-alanina

9 Właściwość P molekuły czy substancji? światło niespolaryzowane światło spolaryzowane skręcalność źródło światła polaryzator rurka pomiarowa zawierająca cząsteczki organiczne analizator obserwator McMurry rganic hemistry th edition hapter (c)

10 Właściwości P są w większości cechami substancji Z obserwacji wynika, że: Nie ma jasnego związku między konfiguracją enancjomerów (R, S) a kierunkiem i wartością skręcania płaszczyzny światła spolaryzo-wanego (+, -)!!! A nawet w szczególności w różnych rozpuszczalnikach jeden enancjomer może skręcać płaszczyznę światła spolaryzowanego w dwóch różnych kierunkach!!!

11 Molekuła a substancja (związek chemiczny) Substancja chemiczna zbiór molekuł in vitro ząsteczka (molekuła) obojętne elektrycznie indywiduum molekularne obejmujące więcej niż jeden atom (n > ). Formalnie cząsteczce musi odpowiadać minimum na powierzchni energii potencjalnej z co najmniej jednym stanem wibracyjnym Indywiduum molekularne (ang. molecular entity) dowolny atom, molekuła, jon, para jonowa, rodnik, kompleks, konformer itp. wyróżniający się konstytucyjnie lub izotopowo, które posiada charakter odrębnej jednostki IUPA Recommendations [

12 ząsteczka vs. związek chemiczny chemical compound a single molecule m mm m mm m m m m a mixture of chemical compounds graphics: wikipedia

13 Substancja chemiczna komplikacja problemu molekuły Substancja chemiczna (ang. chemical substance) materia o stałym składzie najlepiej charakteryzowanym przez jednostkowe molekuły, wzory, atomy, z których jest zbudowana. Substancji chemicznej przypisać można określone własności fizyczne takie jak gęstość, temperatura topnienia. dmiana chemiczna (ang. chemical species) Zbiór chemicznie identycznych indywiduów molekularnych, który może przyjmować wartości z tego samego zbioru poziomów energetycznych w skali czasowej eksperymentu. Termin ten stosuje się zarówno do chemicznie identycznych jednostkowych układów atomów jak i cząsteczek. Na przykład dwa izomery konformacyjne konformery mogą przekształcać się wzajemnie w siebie wystarczająco wolno, by można było ten efekt zaobserwować przez zróżnicowanie ich widm NMR. IUPA Recommendations [

14 Przestrzeń chemiczna S chemical space S virtual chemical space factual chemical space peracje in vitro lub in silico = odwzorowania molekuł w S

15 Deskryptory vs właściowści deskryptory (S) mogą być obliczane w operacjach wirtualnych [głównie dla cząsteczek] Właściwości (P) można jedynie zmierzyć w eksperymencie [głównie związki chemiczne]

16 Deskryptory molekularne S m. wynik operacji logicznej lub matematycznej, która przekształca informację chemiczną kodowaną w symbolicznej reprezentacji cząsteczki w jej postać numeryczną S = [s, s, s,.. s i ] Todeschini, R.; onsonni, V. andbook of Molecular Descriptors, Wiley-V: Weinheim,.

17 Deskryptory molekularne S m Kodujące deskryptory konstytucyjne Deskryptory daktyloskopowe cząsteczki Deskryptory obliczane na podstawie atomowej reprezentacji cząsteczki Deskryptory obliczane na podstawie fragmentów molekularnych Deskryptory topologiczne Proste deskryptory geometryczne Złożone deskryptory geometryczne Deskryptory pola oddziaływań cząsteczkowych Deskryptory profilu konformacyjnego Deskryptory wirtualnego miejsca receptorowego Deskryptory receptorowe Deskryptory złożonych systemów cząsteczkowych ligand-receptor Deskryptory skorelowane z właściwościami Korelaty właściwości globalnych Korelaty fragmentów molekularnych stałe ammetta Korelaty fragmentów molekularnych stałe anscha

18 Kod liniowy SMILES simplifiedmolecular inputlineentrysystem (b) (a) =(Br) Br (a) Br (b) =()Br Kod SMILES jest systemem notacji liniowej, gdzie do kodowania cząsteczek i reakcji chemicznych stosowane są znaki alfanumeryczne - kody ASII.

19 Kod liniowy SMILES N Ag + Fe + N + Metan Amoniak Woda Srebro Proton Kation żelaza Kation amoniowy N [Ag] [+] [Fe+]=[Fe+++] [N+]

20 Kod liniowy SMILES Kwas octowy (=) ykloheksen = N Nitrobenzen cccccc[n+](=)[-] - Na + Fenolan sodu [Na+].[-]cccccc Naftalen cccccccccc

21 Kod liniowy SMILES

22 Kod liniowy SMILES F F F/=/F F\=\F F F F/=\F F\=/F

23 Kod liniowy SMILES a N N[@]()(=) b N N[@@]()(=)

24 Kod liniowy SMILES a b N N =c[n]cccc cncccc

25 Macierzowy zapis grafu Macierz sąsiedztwa Macierz odległości Macierz częstości Macierz wiązań Macierz elektronów wiążących Gasteiger

26 Macierzowe systemy kodowania molekuł - macierz sąsiedztwa n

27 Trójkątna macierz sąsiedztwa n

28 Macierz odległości topologicznej D D

29 Macierz odległości geometrycznej,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, D D

30 Macierz incydencji e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, e, W macierzy incydencji o wymiarach n m kolumny reprezentują wierzchołki grafu molekularnego (atomy), wiersze zaś odpowiadają jego krawędziom (wiązaniom chemicznym). Wartość występująca na przecięciu i - tego wiersza i j - tej kolumny wskazuje, iż wierzchołek j jest końcem krawędzi i.

31 Macierz wiązań b numeryczna reprezentacja rodzaju wiązania

32 Macierz elektronów wiążących suma suma kolu mn ato m suma wiers zy

33 Tablica połączeń Lista atomów Lista wiązań A A W

34 Simplex D D liczba = a! (a-i)! * i! kombinacja bez powtórzeń i-elementowa ze zbioru wszystkich atomów cząsteczki (a)

35 Simplex D VITR E. KUZ MIN et al., VIRTUAL SREENING AND MLEULAR DESIGN BASED N IERARIAL QSAR TENLGY, in: Recent Advances in QSAR Studies, Springer