Wie Konformer-Erzeugung und MMFF94 arbeitenSie zeichnen eine flache Struktur; die Seite antwortet mit dreidimensionalen Formen und einer Spalte Energien. Diese Seite ist, was dazwischen geschieht — woher die Formen kommen, wovon die Energien Energien sind, und welche Fragen sie nicht beantworten können. Jede Zahl unten ist aus dieser Seite selbst herausgelaufen.Was ein Konformer istEine Zeichnung sagt, welche Atome an welche gebunden sind, nicht wo sie sind. Eine Einfachbindung zu drehen kostet ein paar kcal/mol — die Größenordnung der bei Raumtemperatur verfügbaren thermischen Energie — sodass ein Molekül im Kolben niemals eine Form ist, sondern eine Population von Formen, die sich milliardenfach pro Sekunde ineinander umwandeln.Ein Konformer ist eine von ihnen: eine Geometrie in einem Minimum der Energiefläche, aus jeder anderen erreichbar, indem man Einfachbindungen dreht und nie eine bricht. Dieser letzte Teil ist der ganze Unterschied zu einem Stereoisomer. R und S sind zwei Moleküle; anti- und gauche-Butan sind zweimal dasselbe Molekül.Drehbare Bindungen und TorsionswinkelNehmen Sie vier hintereinander gebundene Atome, A–B–C–D. Blickt man die Bindung B→C hinunter, ist der Torsionswinkel, wie weit man A drehen muss, um es über D zu bringen. Es ist die einzige Koordinate, die eine Konformersuche bewegt.Die Zahl über dem Viewer folgt der Regel von OpenChemLib: eine einfache, nicht aromatische Bindung außerhalb eines Rings, deren beide Enden mehr als einen Nicht-Wasserstoff-Nachbarn tragen, und niemals eine Amid-C–N. Das O–H eines Alkohols wird also nicht gezählt — sein Wasserstoff wird vom Minimierer gesetzt, nie abgetastet — und die Ringbindungen des Cyclohexans auch nicht. Der Generator ist weniger streng: er dreht die Amid-C–N durchaus, aber die Torsionsdatenbank gibt dieser Bindung einen einzigen besetzten Winkel, sodass N-Methylacetamid als einzelnes Konformer zurückkommt — als sechs, sobald 60°-Schritte die Datenbank ersetzen. Die Zahl setzt die Kosten, denn Kombinationen multiplizieren sich: jede sp³–sp³-Kettenbindung bringt drei Winkel, sodass die sieben drehbaren Bindungen des n-Decans 3⁷ = 2 187 Kombinationen aufspannen und die fünfzehn des Squalens achtzig Milliarden.Wie die Konformere gebaut werdenEine Ringform wird nur behalten, wenn sie besetzt zu erwarten ist: über 1 % der Population der besten Form dieses Rings bei Raumtemperatur. Der Selbstorganisierer verwirft zuerst jede Form, die mehr als doppelt so gespannt ist wie die beste — nach seinem eigenen Überlappungsmaß, nicht nach einer Energie. Die Überlebenden werden mit MMFF94 relaxiert, und jede, die mehr als 2,72 kcal/mol über der besten endet, wird ebenfalls verworfen. OpenChemLib nimmt 1,36 kcal/mol als Faktor zehn in der Population — RT ln 10 bei 25 °C — sodass 2,72 kcal/mol ein Faktor hundert ist. Die Schwelle steckt fest in OpenChemLib; keine Einstellung hier ändert sie.Für jede drehbare Bindung kommen die bevorzugten Winkel aus einer Torsionsdatenbank, die aus Kristallstrukturen gebaut ist — den offenen Daten der Crystallography Open Database: 7 382 Bindungsumgebungen, jede mit einem bis zweiundzwanzig bevorzugten Winkeln, der Häufigkeit jedes einzelnen und dem Fenster, in dem er wandern darf. Eine unbekannte Umgebung wird stattdessen aus den Atomtypen vorhergesagt.60°-Schritte werfen die Datenbank weg und drehen jede drehbare Bindung über eine blinde Leiter — 0°, 60°, 120°, 180°, 240°, 300° — alle sechs gleich wahrscheinlich, jede mit einem Fenster von ±20°. Das ist die ehrliche Option, wenn Sie vermuten, dass der kristallographische Vorwissensschatz Sie lenkt, und sie kostet Zeit: Butan geht von drei Torsionen auf sechs, und alle sechs minimieren zurück auf anti und die zwei gauche-Minima, sodass die Liste weiterhin drei zeigt.Jeder Kandidat wird dann gebaut und auf Kollisionen geprüft: zwei nicht miteinander verbundene Atome dürfen sich nicht näher als 0,9 mal der Summe ihrer Van-der-Waals-Radien kommen, und ein Satz, der die bisher kleinste Spannung um mehr als 3 Einheiten überlappt, wird verworfen — diese Spannung ist die eigene Überlappungsstrafe von OpenChemLib, keine Kraftfeldenergie. Der Strategie wird gesagt, welches Paar kollidiert ist, sodass sie diese Kombination nicht mehr vorschlägt. Diese Prüfung, und dass die zufälligen Strategien nach 64 Fehlversuchen aufgeben, einen noch nicht gelieferten Satz zu erfinden, ist der Grund, warum ein Lauf weniger Konformere zurückgeben kann, als Sie angefordert haben.MMFF94, und was eine Energie hier bedeutetEin Torsionssatz ergibt eine plausible Haltung, keine relaxierte: Bindungslängen und -winkel sind noch die, mit denen die starren Fragmente angekommen sind. MMFF94 ist ein empirisches Kraftfeld — Bindungsstreckung, Winkelbeugung, Streck-Beuge-Kopplung, Out-of-plane-Beugung, Torsionen, Van der Waals und Elektrostatik, mit Parametern, die Halgren an berechnete und gemessene Daten organischer Moleküle angepasst hat. Minimieren führt die Geometrie bergab, bis der Gradient flach wird oder das Iterationsbudget aufgebraucht ist. Es relaxiert; es sucht nicht, ein Konformer bleibt also in seiner Mulde.Was diese Seite nicht tutAlles oben ist eine Geometriemaschine mit einem angeschraubten Federmodell. Wofür sie gut ist: ein Startpunkt für eine echte Rechnung, eine Haltung für ein Docking, eine Abbildung, ein Gefühl dafür, wie beweglich ein Molekül ist. Wovon sie schweigt, entscheidet, ob eine Zahl von dieser Seite überhaupt verwendbar ist.

Keine Quantenmechanik: MMFF94 sind Federn und Punktladungen. Es hat keine Elektronen, kann also keine Bindung brechen oder bilden, keinen Übergangszustand beschreiben und weiß über Konjugation nichts, was über das hinausgeht, was seine Parametertabellen wiedergeben sollten.

Kein Lösungsmittel: Jedes Konformer hier ist ein isoliertes Molekül im Vakuum. Eine Form, die sich faltet, um eine polare Gruppe zu verstecken, wird von diesem Vakuum belohnt und würde sich in Wasser nicht notwendigerweise falten, und eine intramolekulare Wasserstoffbrücke ist hier weit mehr wert als in einem wasserstoffbrückenbildenden Lösungsmittel.

Keine Entropie, und damit keine Populationen: Eine relative Energie ist eine Energie, keine freie Energie. Aus den 0,78 kcal/mol des Butans „welcher Anteil ist gauche“ zu machen, braucht den Entropieterm, den diese Seite nie berechnet — und die Tatsache, dass es zwei gauche-Mulden gibt, hier als eine aufgeführt, und eine anti-Mulde, was keine Zahl auf der Seite berücksichtigt.

Keine Boltzmann-Wichtung: Die Liste ist nach Energie geordnet und nicht mehr. Sie ist kein populationsgewichtetes Ensemble: eine Eigenschaft darüber zu mitteln würde ein Konformer bei 5 kcal/mol genauso stark wiegen wie das niedrigste.

Keine vollständige Suche: Zehn Konformere von den 2 187, die n-Decan erreichen kann, sind eine Stichprobe, und eine kleine. Erhöhen Sie die Konformergrenze und das Zeitlimit, bevor Sie schließen, dass eine Form fehlt.

Nur Minima, nie Barrieren: Der Generator besucht die Torsionswerte, die die Kristalldatenbank als besetzt angibt, und die Minimierung läuft von jedem aus bergab. Das verdeckte Maximum zwischen den anti- und gauche-Mulden des Butans steht nie auf der Liste, nichts hier sagt Ihnen also, wie schnell sich die beiden umwandeln.

Ein Stereoisomer, für Sie ausgewählt: Bei einem undefinierten Stereozentrum entscheidet sich der Generator für eines der möglichen Stereoisomere, und jedes Konformer des Laufs ist dieses — und welches, hängt vom Startwert ab: ohne Keil gezeichnetes Alanin kommt mit Startwert 42 als (S) und mit Startwert 7 als (R) zurück. Zeichnen Sie die Keile, die Sie meinen.

Reproduzierbarkeit und der StartwertKonformere in 3D aus einer Struktur, die Sie zeichnen. Dieses Werkzeug braucht JavaScript; dies sind die Seiten, die es anbietet: