Материал: А.В. Курзин, Л.М.Попова, А.Н.Евдокимов Химические редакторы

-возможность пояснения схем реакций с помощью текста, цвета и стрелок различных стилей;

-создание структур с качеством, пригодным для печати, в том числе путем включения в документы Microsoft Office и презентации.

В качестве приложения корпоративного программного обеспечения Accelrys Draw предлагает гибкую интеграцию с пользовательскими приложениями на основе Java и .NET, а также интеграцию с приложениями Accelrys Isentris и ISIS: для настройки стиля химических структур в соответствии с потребностями организации используется XML, для создания запросов и просмотра используются веб-приложения. Возможно как наименование структуры по правилам IUPAC, так и обратное действие – построение структуры по имени. Используются и такие способы описания структу-

ры, как SMILES и InChI.

Программа позволяет создавать и редактировать эскизы в формате ISIS, используя усовершенствованную функцию очистки структуры, инструменты рисования подобны тем, что использовались в программе ISIS/Draw. Программа позволяет вести расчет свойств одновременно с рисованием структуры. Возможно создавать и редактировать полимеры, составы и смеси (Sgroups).

105

Расширены возможности с 3D-моделями молекул, в том числе создание и редактирование поисковых запросов. В программе можно использовать для обозначения атомов и их групп дополнительные, в том числе, составные символы. Имеется обширная библиотека шаблонов защитных групп. Благодаря алгоритму NEMA улучшено распознавание и отображение асимметрических тетраэдрических и геометрических центров.

106

Для биохимиков Accelrys Draw предоставляет большие возможности для работы со структурами пептидов или нуклеотидных последовательностей. Среди них:

-создание 1- и 3-буквенных последовательностей пептидов, ДНК или РНК с помощью инструмента Sequence;

-показ пересечения связей, дисульфидных мостиков и присоединение защитных групп в боковую цепь;

-преобразование текста из буфера обмена в формате FASTA, SwissProt, PDB и EMBL в химические цепи биомолекул;

-развертывание остатков в последовательности полным составом, для иллюстрации химических модификаций;

-создание цепи комплементарной к существующей в одиншаг;

имногие другие.

Accelrys Draw может быть встроена в браузер Microsoft Internet Explorer и поддерживает операционные системы Microsoft Vista, Windows 7 и офисное программное обеспечение Microsoft Office 2003/2007/2010. Расширить функции Accelrys Draw можно с помощью пользовательских надстроек, например, конвертора структуры 2D в 3D, нумератора, расчета биологической активности, изотопного распределения и др., некоторые из таких настроек требуют отдельной лицензии, такие как, калькулятор ACD/Labs или

ACD/ Name.

107

5.ВИЗУАЛИЗАЦИЯ МОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР

СИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПРОГРАММЫ HYPERCHEM 8.0

Пользовательский интерфейс программы HyperChem во многом аналогичен программам пакета ChemOffice и других приложенияй Windows. В верхней части экрана окна располагается основное (главное) меню, чуть ниже его находится панель управления.

На поле визуализации будут отображаться все нарисованные молекулярные структуры. По умолчанию поле визуализации имеет черный фон. При желании цвет фона можно изменить, например, на более привычный белый, в пункте Preferences (Настройки) главного меню File (Файл). 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.

Принцип работы программы таков, что для конкретной молекулярной модели, загруженной в окне визуализации, можно решать однотипные задачи, например, минимизировать энергию молекулы, используя различные методы компьютерной химии. Выбор метода производится в пункте Setup главного меню.

Отметим, что в отличие от рассмотренных ранее программ, HyperChem работает в однооконном режиме, так как данный пакет предназначен, в первую очередь, для решения вычислительных задач компьютерной химии. Поскольку все они требуют значительных компьютерных ресурсов, одновременная работа с несколькими моделями затруднительна.

5.1. Создание и редактирование молекулярной модели

Простейшим способом создания молекулярной структуры является создание двумерной структурной формулы данного соединения в какомнибудь из двумерных химических редакторов. Затем следует сохранить структуру в одном из следующих форматов: .mol, .skc, .chm (не спутайте с файлом справки Windows, которые имеют такое же расширение, требуемый файл должен был сохранен в формате ChemDraw 3.x). После запуска HyperChem такой файл можно открыть с помощью пункта меню File – Open…, к сожалению, невозможно впрямую скопировать структуру из редактора и через буфер обмена Windows вставить в поле визуализации. Ре-

108

зультат подобного экспорта молекулы C21H44 из редактора ChemSketch посредством mol-файла выглядит следующим образом (слева – в исходном редакторе после 3D-оптимизации, справа – после импорта открытия в

HyperChem):

Некоторые заготовки молекул (например, аминокислоты, нуклеиновые кислоты, кристаллы, углеводы, полимеры) можно добавлять из главного меню Databases (Базы данных). Кроме того каталог Samples (Примеры), находящийся в том же каталоге, куда установлена программа, по умолчанию Hyper80, содержит множество уже готовых органических и неорганических соединений.

Программа HyperChem, к сожалению, не позволяет создавать молекулярные структуры сразу по названию или брутто-формуле. Поэтому при отсутствии у вас других химических программ основным способом создания молекулярных структур в HyperChem является создание их из простейших элементов или редактирование заготовок из базы данных непосредственно в окне визуализации. Порядок построения новой трехмерной модели следующий. Сначала в поле визуализации из атомов, составляющих скелет молекулы (углерод, кислород, азот и т.д.), формируется двумерная модель. При этом можно не слишком заботиться о геометрической форме молекулы: длинах связей и валентных углах. Главное, чтобы была воспроизведена правильная топологическая структура. Затем при помощи пункта Add Н & Model Build (Добавить водород и построить модель) пункта главного меню Build (Построение) осуществляется преобразование данной структуры в трехмерную. В процессе преобразования программа автоматически добавляет к скелету нужное количество атомов водорода и устанавливает общепринятые в химии значения длин связей и валентных углов между атомами.

Панель управления HyperChem содержит несколько клавиш, используемых для создания и редактирования модели: их назначение мы разберем попутно. При нажатии каждой клавиши курсор приобретает вид обозна-

109