Реферат: Построение 3D-моделей циклических молекул в естественных переменных - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Построение 3D-моделей циклических молекул в естественных переменных

Банк рефератов / Химия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 45 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

Построение 3D-моделей ц иклических молекул в естественных переменных Е. Г. Атавин, Омский государственный университет, кафедра органической хим ии 1. Введение И нтерес к геометрическому строению циклических молекул, интенсивно изу чаемых как экспериментальными, так и расчетными методами, определяется не только их важнейшей ролью в органической химии и биохимии, но также сл ожностью и практически неисчерпаемым количеством соответствующих кон формационных вариантов, особенно в случае гетероциклических соединени й. Для построения модели (т.е. вычисления 3N декартовых координат) N-атомной м олекулы в общем случае достаточно задать 3N-6 значений структурных параме тров - межъядерных расстояний, валентных углов и углов внутреннего враще ния, называющихся также внутренними или естественными переменными и ле гко оценивающихся по имеющимся эмпирическим закономерностям [1]. Оставши еся 6 степеней свободы связаны с выбором положения и ориентацией молекул ы в пространстве. Тем не менее, число структурных параметров, описывающи х строение N-атомных моноциклических молекул, равно 3N (N межъядерных расст ояний, N валентных углов и N углов внутреннего вращения). Из этих параметро в лишь 3N-6 являются независимыми, и их значения можно выбирать произвольно (в пределах условия замыкания цикла). Оставшиеся 6 параметров называются зависимыми и определяются значениями независимых параметров. Отметим, что пространственное строение нециклических молекул полность ю описывается заданием значений N-1 межъядерных расстояний, N-2 валентных у глов и N-3 углов внутреннего вращения. Замыкание цепи атомов в цикл увеличи вает на единицу количество независимых межъядерных расстояний. При это м количество независимых угловых переменных уменьшается и становится недостаточным для непосредственного использования ранее рассмотренн ых алгоритмов построения нециклических молекул [2]. Алгоритмы построения циклических молекул по естественным переменным м ожно разделить на две группы. Для итерационных методов (методы "стягивающего потенциала" и Шераги) хар актерна слабая чувствительность к качеству стартового приближения зна чений структурных параметров. Однако низкое быстродействие делает их м алоэффективными при решении задач, требующих многократного построения модели молекулы (решение обратной задачи при поиске структурных параме тров в дифракционных методах исследования, уточнение геометрии в метод ах молекулярной механики и квантовой химии, конформационный поиск и т.д.). Алгоритмы построения геометрической модели молекулы неитерационными методами (метод Нордландера) опираются на вспомогательные геометричес кие построения, отличаются способом выбора 3N-6 назависимых параметров из общего их количества, работают значительно быстрее методов первой груп пы, однако требуют аккуратного выбора значений независимых геометриче ских параметров, не противоречащих условию замыкания цикла. При сравнении алгоритмов полезно иметь в виду, что точность задания стру ктурных параметров на основании эмпирических закономерностей существ енно падает в ряду "межъядерные расстояния", "валентные углы", "торсионные углы", и включение в число зависимых параметров максимального количеств а торсионных углов является предпочтительным. 2. Метод "стягивающего потенциала" [3] Очевидно, что линейная цепь атомов может быть неотличима от циклической , если подобрать соответствующие значения геометрических параметров. П одбор осуществляется итерационно, так, чтобы расстояние между концами л инейной цепочки атомов постепенно приближалось к длине соответствующе й химической связи. Для этого к обычному минимизируемому функционалу пр ибавляется так называемый "стягивающий потенциал", исчезающи по мере при ближения расстояния между концами цепи к эталонному значению. 3. Метод Шераги Авторам [4] удалось включить в набор независимых структурных параметров все N межъядерных расстояний и N валентных углов. Теперь лишь N-6 углов внутр еннего вращения требуется задавать во входных данных. Оставшиеся шесть зависимых торсионных углов должны удовлетворять системе из шести урав нений, формулирующих условия замыкания цикла, сводящейся к уравнению с в есьма громоздкими коэффициентами, решаемому итерационно. 4. Метод Нордландера [5] Строится линейная цепь из N-1 атома. Если расстояние между концами этой цеп и не превышают суммы длин двух оставшихся связей, то замыкание легко обе спечивается достраиванием последнего атома между этими концами. Метод формально неитерационный, но обеспечить отмеченное требование к старт овому набору структурных параметров практически невозможно без итерац ионного подбора. Набор независимых параметров содержит N межъядерных расстояний, N-2 вален тных угла и N-4 угла внутреннего вращения. 5. Метод построения пространственных моделей циклических молекул Недостатки предыдущего метода в конечном итоге вытекают из неудачного выбора замыкающего (одноатомного) фрагмента, предопределяющего жестки е требования к расстоянию между концами основной цепи. В предлагаемом ме тоде роль замыкающего фрагмента играет цепочка, равная примерно полови не длины строящегося цикла. Значительно больший диапазон возможных зна чений расстояний между ее концами, с учетом сопоставимости длин обеих це почек, обеспечивает построение цикла практически при любых разумных ва риациях стартового набора структурных параметров с помощью следующей схемы: 1. Разбиваем цикл на две примерно одинаковые по длине цепи (основную и рабо чую), состоящие из M и L атомов соответственно (M + L = N + 2). Строим обе цепочки с пом ощью одного из алгоритмов построения нециклических молекул [2], обеспечи вая их ориентацию относительно оси OX в соответствии с рис. 1а. б. 2. Вычисляем расстояния (R1 и R2) между концами цепей. 3. Поворотом правой ветви рабочей цепи вокруг оси OX на угол добиваемся, чтобы расстояния между концами цепей совпали. Это возможно при двух значениях угла ( 1 и 2): 1 = Arcsin(C/ ) - Arcsin(B/ ), 2 = - Arcsin(C/ ) - Arcsin(B/ ), где = Sign(A) * sqrt(A2 + B2) A = y1 * zm - z1 * ym B = y1 * ym + z1 * zm C = (R22 - R21) / 2 + B. Рис. 1. Ориентация основной (а) и рабочей (б) цепей. Знак параметра A совпадает со знаком вспомогательного торсионного угла F1,J,J+1,M . В случае, если в исходной цепи четыре атома 1,J,J+1,M попадают в плоскость (т о есть F = 0,p), параметр A обращается в ноль. При этом y1 = -y2. Однако при смене знака п араметра A решения скачком меняются местами. При этом малые изменения ст руктурных параметров приведут к большим изменениям геометрии молекулы , в частности, возможен самопроизвольный переход от одного оптического р азмера к другому. Анализ показывает, что избежать зависимости результат а от выбора стартового приближения и обеспечить непрерывное изменение геометрии можно, если выбирать окончательное решение следующим образо м: f = y1, если sgn1 * Sign(A) > 0 y2, если sgn1 * Sign(A) < 0 Парам етр sgn1 введен для управлением выбором нужного решения. Значение sgn1 = 1 привод ит к конформации цикла, наиболее близкой к стартовой в том смысле, что всп омогательный торсионный угол F при построении цикла не будет менять знак . Значение sgn1 = -1 изменит знак F и приведет к конформеру, отвечающему тому же н абору независимых параметров, но с другими значениями зависимых параме тров. В случае abs(C/r) > 1 построение цикла с заданным набором параметров невозможно, поскольку значение R1 не попадает в интервал [Rmin , Rmax] изменения расстояния R2. Д ля корректировки вводимых значений структурных параметров полезно име ть в виду, что если C < 0, то R1 > Rmax, а если C > 0, то R1 < Rmin. 4. Цепочки соединяются концами (рис. 2). Рис. 2. Замыкание цикла. 5. Цикл перегибается по линии соединения до придания независимому валент ному углу a 21N заданного значения. Соответствующий угол f 21MN может быть вычис лен по формулам пункта (3), если в качестве параметров R1 и R2 взять легко вычис ляемое конечное и исходное значения межъядерного расстояния R2,N. При этом также возникает два варианта решения, для выбора из которых необходимо в вести второй знаковый параметр sgn2. Если заданный угол a несовместим с усло вием замыкания цикла (при этом abs(C/r) > 1), то его следует увеличить, если C > 0, или ум еньшить, если C < 0. Пошаговый перебор значений независимых торсионных углов для всех четы рех комбинаций знаковых параметров sgn1 и sgn2 позволит получить полный набор конформеров исследуемой циклической системы. Отметим также, что, в отличие от предыдущего метода, содержащего два зави симых валентных угла, предлагаемый алгоритм использует лишь один завис имый валентный угол M-1,M,M+1. Следовательно, в наборе независимых параметров содержится на один труднооцениваемый торсионный угол меньш е. Это уменьшает на единицу размерность пространства перебора структур и значительно ускоряет конформационный поиск. Предлагаемый алгоритм формально применим к карбо- и гетероциклам, начин ая с пятичленного, однако его достоинства (быстродействие и работоспосо бность в относительно широком диапазоне заданных значений независимых параметров) в наибольшей степени проявляются для макроциклических сис тем. Список литературы Mastryukov V.S., Simonsen S.H. Empirical correlations in structural chemistry // Molecular Structure Research 1996. V.2. P.163-189. А тавин Е.Г., Тихоненко В.О. Построение 3D-моделей нециклических молекул в ест ественных переменных // Вестник Омского университета. 1998. №2. С.35-37. Дашевский В.Г. Конформационный анализ о рганических молекул. М.: Химия, 1982. Go N., Scheraga H.A. Ring closure and local conformational deformation of chain molec ules. Macromolecules. Vol.3. N2. P.178-187. 1969. Nordlander J.E., Bond A.F., Bader M. Atcoor: a program for calculation and utilization of molecular atomic coordinates from bond parameters // Computers & Chemistry. 1985. V.3. P.209-235. Для подготовки данной работы были использованы материалы с сайта http://www.omsu.omskreg.ru/
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Я хочу вернуться в то время, когда телефоны были тупее их обладателей.
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по химии "Построение 3D-моделей циклических молекул в естественных переменных", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru