VIRTUÁLNÍ SYNTÉZA A STUDIUM FYZIKÁLNĚ CHEMICKÝCH VLASTNOSTÍ DERIVÁTU BICYKLO[5.2.0]NONAN-2,6-DIONU

V současné době se zdá, že se blíží doba, kdy CAC (Computer Aided Chemistry) zažene chemiky daleko od laboratorního stolu a chemici budou pouze myšovat a klikat. V naší laboratoři se zdařila virtuální syntéza derivátu bicyclo[5.2.0]nonan-2,6-dionu, jmenovitě 4-4a,7a-diallyl-5-[(1-methyl-2-cyclopentenyl)oxy]-7-[1-methyl-1- (2,2,4,4-tetramethyl-5-tricyklo[4.1.0.0^1,3]hept-3-ylcyclohexyl)ethoxy]perhydrodibenzo[a,c]cyklohepten-6-yliden- 8-methylbicyklo[5.2.0]nonan-2,6-dionu (I), zvaného "student s kočkou", patřícího bezesporu do chemie porkanů.

Pomocí programu ACDLabs ChemSketch 2.0 byla oživena struktura z firmou ACD dodaných testovacích templátů a byla pojmenována pomocí programu ACDLabs Name 2.5. Program uvedl všechny použité paragrafy IUPAC názvosloví, které vzal při pojmenovávání v úvahu, a při každém "dotknutí-se" kursorem kteréhokoliv fragmentu struktury vybarvil červeně příslušný fragment názvu a paragraf IUPAC názvosloví. Protože nás zajímaly vlastnosti, nechali jsme program ACDLabs ChemSketch 2.0 vypracovat roztomilý přehled fyzikálních vlastností.

Program také optimalizoval strukturu do "chemické podoby" (II) a dokázal ji převést i do "podoby reálného modelu" (III). Použil při tom optimalizaci založenou na modifikované metodě molekulárních mechanismů, která bere v úvahu bond stretching, úhlový bending, interní rotaci a van der Waalsovy nevazebné interakce. Výsledkem je 3D model tak přesný, jaký umožňuje použití klasické molekulární mechaniky, nicméně během několika sekund. Modifikace zahrnuje malá zjednodušení potenciálových funkcí a zesílení minimalizace přidaným heuristickým algoritmem pro zpracování "špatně startujících konformací". Výsledkem je realistická struktura ze sebezvláštnějších vstupních dat. Modelovatelné struktury mohou obsahovat C (IV), H(I), F(I), CI(I), Br (I), I (I), N (III, IV), O (II) a S (II, IV, VI). Struktury s nabitými atomy (vyjma azidu a nitroskupiny) nemohou být optimalizovány.

Experimentální část

Ke vší experimentální práci byl použit počítač Dell OptiPlex GM 5100/Pentium 100.

4-4a,7a-diallyl-5-[(1-methyl-2-cyclopentenyl)oxy]-7-[1-methyl-1-(2,2,4,4-tetramethyl- 5-tricyklo[4.1.0.0^1,3]-hept-3-ylcyclohexyl)ethoxy]perhydrodibenzo[a,c]- cyklohepten-6-yliden- 8-methylbicyklo[5.20]nonan-2,6-dion

Byla virtuálně "syntetizována" sloučenina I sumárního vzorce C₅₇H₈₄O₄ (833.287) 82.16 %C, 10.16 %H a 7.68 %O. Dále byly vypočteny tyto údaje pro danou molekulu: Molární refraktivita 248.03 ! 0.4 cm³, molární objem 755.9 ! 5.0 cm³, parachor 1965.9 ! 6.0 cm³, refrakční index 1.570 ! 0.03m, povrchové napětí 45.7 ! 5.0 dyn/cm, hustota 1.10 ! 0.1 g/cm³, polarizibilita 98.32 ! 0.5 10^-24 cm³. Dielektrickou konstantu bohužel nebylo možno z daných dat získat. Vypočtené ¹H NMR spektrum pomocí programu ACDLabs HNMR 2.5 poskytlo názornou ilustraci o podrobné charakterizaci dionu I.

Program Hyperchem 5.0 pak v 644 cyklech metodou MM+ s algoritmem Polak-Ribiere s požadavkem na gradient pod 0.1 kcal/(A mol) "ve vakuu" spočetl prostorovou strukturu IV během asi 10 minut.

Je potěšitelné, že se škála programů pro CAC stále rozrůstá. Budeme se Vás o ní snažit pravidelně informovat.

ACD ChemSketch (#971001), Name (#971002), NMR (#971003), Hyperchem (#971004)

Pavel Drašar