Презентация Визуализация пространственной структуры молекул

Визуализация пространственной структуры молекул Выполнила: Студентка гр.42 Солохина И.С

Одним из важнейших элементов химического исследования является анализ геометрической структуры соединений. Эта область науки получила название структурная химия. Структурные формулы отражают связанность различных атомов в молекуле друг с другом. Брутто-формула не всегда позволяет передать взаимосвязи между атомами, в связи с чем возникает необходимость отображения структуры в виде геометрического образа - задача визуализации структуры.

Благодаря этой рекламе сайт может продолжать свое существование, спасибо за просмотр.

Рассмотрим одну из наиболее популярных программ, позволяющих решать задачи редактирования структурных формул химических соединений и визуализации: HyperChem

Визуализация молекулярных структур с использованием программы HyperChem Пользовательский интерфейс программы HyperChem во многом аналогичен программам пакета ChemOffice. Вверху экрана, как и в других приложениях Windows, располагается главное меню, чуть ниже его находится панель управления. Окно посередине - поле визуализации. Здесь будут отображаться все нарисованные вами молекулярные структуры. По умолчанию поле визуализации имеет черный фон. При желании цвет фона можно изменить. В нижней части экрана располагается статусная строка, в которой в зависимости от режима работы программы отображается ход вычислительного процесса, подсказки или результаты вычислений. В правом углу строки состояния высвечивается сокращенное название модуля вычислительного алгоритма, который в данный момент используется программой.

Простейшим способом создания молекулярной структуры является создание двумерной структурной формулы данного соединения в каком-то из двумерных химических редакторов, с которым HyperChem поддерживает интерфейс через буфер обмена Windows, и копирование этой формулы в поле визуализации. Такой интерфейс поддерживается с редактором ChemDraw. Поэтому, если необходимо создать сложную структуру, используется ChemDraw, а затем простым копированием переносится в HyperChem. Она автоматически преобразуется в трехмерный вид. Например, двумерная модель молекулы 2-метил-З-фенил- гексана, нарисованная в редакторе ChemDraw, может выглядеть следующим образом: После копирования ее в буфер обмена Windows и вставки в окно визуализации HyperChem она автоматически преобразуется в трехмерную.

Панель управления HyperChem Draw Создание атомов и молекул Select Удаление не нужных вариантов Rotate out-of-planeВнеплоскостноевращение Rotate in-planeВращение в одной плоскости

Панель управления HyperChem TranslateПеремещать Z-TranslateПеремещение по осиZ Zoom Изменение масштаба Z-clipping planes Создание сечениямолекулы двумя секущими плоскостями

Определение геометрических параметров молекулярной модели Путем выделения различных частей молекулы вы можете измерять длины связей и углы, а также отображать характеристики атома, такие как заряды и X,Y,Z координаты. Как нарисовать молекулу: Откройте программу HyperChem Выберите инструмент рисования (Drawing tool). Необходимо убедиться, что базовым элементом является углерод. Для этого дважды щелкните левой кнопкой мыши по кнопке Drawing tool: выберите углерод. Для того чтобы пронумеровать атомы откройте диалоговое окно Labels (Метки). Выберите Number (Номер) как метку атомов и нажмите ОК.

Пример Нарисуем молекулу: Для того чтобы сделать кольцо ароматическим, дважды кликнем по кольцу. Кольцо отображается пунктирными линиями. Изменим тип атома 8 с углерода на азот, а тип атома 9 с углерода на кислород. Открываем диалоговое окно таблицы элементов и установим базовый элемент на азот. Щелкните по атому номер 8 для того, чтобы изменить его на азот. Теперь установим базовый элемент на кислород. Щелкнем по атому номер 9 и изменим его на кислород. Преобразуем рисунок в 3D- структуру.

Структура может быть ориентирована в зависимости от того, как были позиционированы исходные атомы. Иногда молекулярный построитель переориентирует молекулярную структуру. Молекула строится с некоторым набором параметров по умолчанию, которые мы можем изменить.

Атомные характеристики Чтобы получить информацию по характеристикам атомов, прежде всего проверьте в меню Select, чтобы пункт Atoms был выбран, a Multiple Selections - нет. Нажмите кнопку Selection tool (Инструмент выделения). Выберите атом кислорода. Выбранный атом подсвечивается, и характеристики атома появляются в строке состояния. Строка состояния отображает атомный номер, тип атома, заряд для силового поля ММ+ молекулярной механики. Также отображаются X,Y,Z координаты атома.

Измерение длин связей Если выбрать связь, а не атом, то в строке состояния будет отображена информация по этой связи. Чтобы измерить длину связи, необходимо щелкнуть по углерод-кислородной связи. Связь будет подсвечиваться, а ее длина будет отображена в строке состояния. Откройте меню Build. Когда мы выбираем связь, пункт Constrain Bond Length становится доступным. Это позволяет нам изменить длину связи, определив, таким образом, пользовательскую длину связи для молекулярного построителя.

Измерение валентных и двугранных углов Для того чтобы измерить валентный угол между тремя смежными атомами, удерживая левую кнопку мыши, проведите указатель мыши между двумя атомами, которые соединены с общим третьим атомом. Выделенный угол будет подсвечен, и его величина появится в строке состояния. Валентные углы, устанавливаемые по умолчанию молекулярным построителем, базируются на гибридизации и могут быть тетрагональными (109°), тригональными (120°) и линейными (180°). Когда мы выбираем валентный угол, пункт Constrain Bond Angle в меню Build становится активным, что позволяет установить новое пользовательское значение валентного угла.

Для измерения расстояний и углов между валентно не связанными атомами включите пункт Multiple Selection в пункте меню Select. Если выделить два валентно не связанных атома, то в статусной строке автоматически будет отображено расстояние между ними. При выделении трех валентно не связанных атомов в статусной строке будет отображено значение угла, который они образуют (Improper angle). При выделении четырех валентно не связанных атомов статусная строка будет отображать значение двугранного угла между ними (Improper torsion angle).

Спасибо за внимание!