Есть дело на $40 000 min

форум для специалистов в области органической химии
organic chemistry issues discussion for professional scientists
Ответить
tekhnolog
Сообщения: 17
Зарегистрирован: Ср авг 03, 2005 5:25 am

Есть дело на $40 000 min

Сообщение tekhnolog » Пн июн 12, 2006 8:50 am

Уважаемые химики, я уже предлагал свои идеи для обсуждения на форуме. Кто забыл или пришел позднее я повторю.
Я утверждал, что высокая эффективность ферментов достигается в основном за счет сближения и правильной ориентации функциональных групп фермента вокруг молекулы субстрата внутри активного центра фермента.
Я утверждал, что если разместить функциональные группы так же как они стоят в ак-тивном центре фермента и закрепить их положение в пространстве с помощью неких фрагментов, создавая макроцикл или «корзинку», то такая конструкция будет работать так же, как фермент. Сложность состоит в том, что бы решить, как должны выглядеть фраг-менты, соединяющие функциональные группы, чтобы осуществить их выбранное про-странственное расположение.
Мною была составлена компьютерная программа, с помощью которой я попытался решить эту задачу. Я использовал чисто механический подход. Я представил молекулу как угловатую цепь, составленную из штырей расположенных под углом друг к другу, в углах цепи существует небольшой люфт, связь между углами может «прощелкиваться» прини-мая разрешенные положения. В качестве примеров мною было предложено несколько конструкций, в частности моделирующая работу сериновых протеаз.
Я предлагал совершенно бесплатно строить такие конструкции (не синтезировать) для проведения любых реакций, механизм которых известен или для извлечения из смесей отдельных веществ. Сам я не мог заниматься таким синтезом, потому что был ограничен в реактивах, приборах и анализах.
Но, увы и ах, мои идеи были встречены скептически. Особенно меня расстроил Marksist, он проверил мои структуры и наши результаты во многом не сошлись. И вообще Marksist выразил сомнения, что такой сугубо механический подход применим при расчете молекул. От огорчения я кинулся в квановомеханические дебри, начал читать литературу по молекулярной механике, а потом сказал сам себе:
Стоп, а не дурак ли я. Ну хорошо потрачу я уйму времени перепишу все на языке понятном молекулярным механикам и что это докажет? А ни чего не докажет! И вообще кто сказал, что не прав я? Где модели ферментов созданные ab nova и рассчитанные с использованием законов квантовой механики. Нету их! А мои модели вот они. Пока не будет проведено 2 – 3 провальных синтеза, одними расчетами, доказать, по крайней мете мне, что мои идеи бред, не удастся.
Я уже понял, что уговорить заняться сложным дорогостоящим синтезом никого не удастся. Дураков нет. Самому надо копаться. Нужна совсем простенькая реакция, с помощью, которой я мог бы синтезировать свои достаточно громоздкие конструкции. Понятно, что синтез должен идти на твердой фазе.
Короче, я репку почесал и выбрал в качестве такой реакции, реакцию диизоцианатов со спиртами и аминами. Реакция идет при комнатной температуре, количественно с образованием уретанов и замещенных мочевин. Диизоцианаты - ТДИ (толуолдиизоцианат) и МДИ (метилендифенилизоцианат) это доступные реактивы их можно найти в конторах выпускающих пенополиуретаны. В качестве объекта для работы я выбрал задачи, которые предлагаются на сайте innocentive.com. Я провел первые опыты, убедился, что ТДИ реагирует с силикагелем только по одной изоцианатной группе вторая остается свободной и по ней можно вести дальнейшие реакции. Но тут обстоятельства у меня изменились: из лаборатории, где я работал, меня пинками выгнали :cry: . Работа осталась недоделанной. Ну, и чтобы добро не пропадало я решил выложить в файлообменник (http://exchange.chemport.ru/index.php) свои решения двух задач: № 3492384 Catalyst for Elec-trofilic Cyclization ($40 000) и № 3515983 Glycol Attachment to a Straight Chained Internal Alkene ($50 000). Если кто-то хочет попробовать, бога ради, пользуйтесь, ну и обсуждение мне будет интересно.
Хочу добавить, что мои предложения о том, что я готов бесплатно предложить структуру катализатора для проведения любой реакции, для которой известен механизм и структура переходного состояния, остаются в силе.
Ответить на вопросы, если такие возникнут, я смогу дней через 4 -5. Хотя какие тут могут быть вопросы. Как говорили древние: «смотри и все увидишь».

Аватара пользователя
Phobos
Сообщения: 6936
Зарегистрирован: Чт авг 12, 2004 9:24 am

Сообщение Phobos » Пн июн 12, 2006 9:41 am

Интересно, а кто-то когда-то проверял теоретически (с точки зрения квантовой химии или молекулярной механики) реально работающие catalytic antibodies, которые были получены из мышек и кроликов. Прикинуть, дают ли теоретические вычисления хоть что-то похожее, на то, что хоть как-то работет.
Wodka trinkt man pur und kalt, das macht hundert Jahre alt!

Cherep
Сообщения: 23438
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Пн июн 12, 2006 9:21 pm

Дык как посчитаешь то. Суперкомпьютеры более полезнымы делами заняты.
Но мне и самому интересно )

StYV
Сообщения: 3080
Зарегистрирован: Пн окт 24, 2005 11:43 pm

Сообщение StYV » Вт июн 13, 2006 8:33 pm

Несколько вопросов.
1. Как устанавливалось, что ТДИ реагирует с силикагелем только одной группой, а вторая остается свободной.
2. Устойчивость образующей связи силанольной группы силикагеля с ТДИ (как ее назвать? - карбаматной что ли?) в условиях снятия некоторых предлагаемых защит весьма проблематична. Связь Si-O-Si неустойчива, так диапазон рН для обращеннофазовых сорбентов лежит в диапазоне 2.3(2.1) - 7.5(8.0), а для Si-O-C ситуация еще хуже.
Так что в качестве носителя лучше использовать, например, макропористый полистирол.
С уважением StYV.

tekhnolog
Сообщения: 17
Зарегистрирован: Ср авг 03, 2005 5:25 am

Сообщение tekhnolog » Сб июн 17, 2006 9:03 am

1. Вывод о том, что ТДИ реагирует с силикагелем по одной изоцианатной группе, был сделан на основании изменения веса силикагеля после реакции с ТДИ и триэтаноламином (ТЭА). Силикагель обрабатывался ТДИ сушился и взвешивался. Вес силикагеля увеличился примерно на 6%. Затем к силикагелю с закрепленным на его поверхности ТДИ прибавлялся избыток ТЭА в метиленхлориде (МХ), суспензия перемешивалась 30 мин, промывалась МХ, ацетоном, водой. Силикагель сушился под вакуумом 6 час при 120 – 130 гр. Вес силикагеля увеличился примерно на 13% от первоначального.
2. Относительно устойчивости уретанов в условиях удаления защитных групп. Уретаны довольно устойчивые соединения, по крайней мере, в кислой среде до рН 1,0 с ними ни чего не делается. В щелочной среде хуже. Люди, у которых есть опыт работы с уретанами, не рекомендовали мне поднимать рН выше 10,0. Пишут о том, что в тех случаях, когда уретаны используются как защитная группа, они полностью снимаются в метилате натрия (Дж. МакОми «Защитные группы в органической химии»).
3. Как будет вести себя связь Si-O-C в случае с уретанами ни чего сказать не могу, возможно полистиров это лучший вариант, но полистирола у меня не было поэтому, как он реагирует ТДИ я не проверял.

Аватара пользователя
Clor
Сообщения: 334
Зарегистрирован: Чт апр 13, 2006 8:04 pm

Сообщение Clor » Сб июн 17, 2006 6:17 pm

Извините, что такой, мягко говоря дилетант, как я, встреваю, но можно один маленький вопрос?
Вот вы говорите, что все дело в ориентации функ. групп. Получается, ваша программа на входе получает набор групп и связующих частей, затем компонует различными способами, верно? Но если вы считаете молекулу угловатой цепью, то как ваша программа может точно рассчитать геометрию, если вы пренебрегаете взаимным влиянием функциональных групп друг на друга? Ведь иногда это очень существенно и две соседние группы могут изменять геометрию молекулы очень и очень сильно... Кроме того, в процессе реакции геометрия также меняется и очень часто это оказывает влияние на дальнейшее протекание всего процесса.
Если ваша программа учитывает это, то не поверю, что такое можно написать в одиночку и что все это работает правильно, особенно учитывая ваше приближение :roll: Если нет... Может объясните.
Демократия - отвратительный государственный строй, но все же лучший из существующих
Придет время, и я стану президентом... Тогда держись, враги демократии! Вам придется учиться говорить, а не бить

tekhnolog
Сообщения: 17
Зарегистрирован: Ср авг 03, 2005 5:25 am

Сообщение tekhnolog » Пн июн 19, 2006 1:33 pm

Вообще то я тоже дилетант. Профессионал все понимает, и за такую работу не возьмется. Если бы мне в самом начале мне объяснили, сколько это будет стоить сил и времени, и какая будет отдача, я бы тоже не взялся.
По поводу программы. Немножко не так. На входе у меня субстрат в конформации удобной для протекания задуманной реакции. Вокруг него я расставляю функциональные группы так, чтобы они фиксировали субстрат в заданном положении и, если необходимо, облегчали образование переходного состояния.
Я тупо смотрю на получившуюся картину, затем принимаю волевое решение, в каком порядке функциональные группы должны быть соединены, чтоб было красиво. А программа отыскивает для связующих частей конформацию, которая обеспечивает задуманное расположение функциональных групп.
Согласен. Взаимодействия между функциональными группами влияет на геометрию молекул. Сильно повлиять на геометрию, на мой взгляд, могут только 3 вида взаимодействий: торсионные, ван-дер вальсовы (В-В) и электростатические. Торсионные и В-В взаимодействия я учитываю.
Отклонения на несколько градусов от оптимального угла меняет величину торсионных взаимодействий очень незначительно поэтому при построении фрагментов я ставлю условие, что торсионные углы могут отклонятся от оптимальных не более чем на 10 – 15 градусов. Скелетные, не более чем на 2-3 градуса.
Для В-В радиусов я брал справочные данные и даже прибавлял по 0,1 ангстрема, чтобы у меня В-В радиусы точно ни где не перекрывались. Даже чуть-чуть.
Я хочу отметить вот что. Когда молекулярные механики считают молекулы, их интересует, может эта молекула существовать или нет, при каких температурах, какая у нее будет Т плавления, ИК спектр, ПМР и проч. Здесь действительно надо учитывать все до микротютельки. Я перед собой ставлю другую задачу – мои молекулы должны существовать без всяких сомнений, а все стерические затруднения в них должны быть сведены к минимуму.
С электростатическими взаимодействиями сложнее. Все мои конструкции можно представить, как полость внутри бублика или корзинки, в которую обращены функциональные группы. Эти группы несут частичный заряд. Электростатическое взаимодействия между этими зарядами могут искорежить молекулу вдрызг. То, что этого не должно произойти я уговаривал себя так.
Во-первых, если есть частичный отрицательный заряд, то на соседнем атоме должен быть частичный положительный, а значить мы имеем диполь. Сила взаимодействия между диполями в несколько раз слабее, чем между отдельными зарядами к тому же с расстоянием она убывает много быстрее (формулами грузить не буду).
Во-вторых, есть такая хорошая фраза «… этого не происходит потому, что в данном случае заряд заэкронирован …». Так вот, когда внутрь полости помещается субстрат, происходит экранирование зарядов. Поэтому я учитывал взаимодействия только между парой функциональных групп - расположенной на субстрате и комплментарной ей группе катализатора. В общем, себя я убедил, что все те факторы, которые я не учитываю, компенсируются за счет энергии водородных связей (такой способ электростатического взаимодействия) образующихся между субстратом и катализатором.
Что касается изменения геометрии субстрата. Посмотрим чем это грозит на примере реакции присоединения гликоля по двойной связи (задача № 3515983 Glycol Attachment to a Straight Chained Internal Alkene). Ясно, что в переходном состоянии геометрия олефина изменится радикально, вплоть до того, что на мгновение может образоваться связь с имидазольным кольцом. Ну и что.
Стерических затруднений для изменения геометрии никаких нет. Деваться переходному состоянию некуда. Ближе всех все равно гликоль. Как бы геометрия не менялась дотянуться, что бы дать побочный продукт, переходное состояние ни куда не может. Конечно, его может вывернуть в окружающую среду, но толку то, там тоже в основном гликоль. Короче, я слежу за тем, что бы препятствий для образования переходных состояний не было, а возможности для их нежелательных изменений были ограничены.
Ну а правильные упрощения я применил или нет, я думаю, может показать только эксперимент.

Marxist

Сообщение Marxist » Вт июн 20, 2006 6:48 pm

Да блин. Лень даже цитировать. Технолог, не сочтите, пожалуйста, за грубость, это у меня стиль такой. Объясню, в чём тут проблемы.
Проблема первая. Вы воспринимаете комплекс лиганд-рецептор (с Вашего позволения, я буду пользоваться привычной мне терминологией) как нечто жёсткое, образующее комплекс с переходным состоянием. Это в корне неверно. Например, для простенькой реакции можно придумать три ключевых конформации рецептора: начальная, ПС и конечная. Все эти конформации должны переходить одна в другую последовательно и без развилок. Вся внешняя оболочка сайта связывания служит как раз для осуществления этой однонаправленности. Впрочем, этот момент не так принципиален.
Проблема вторая. Вы так и не раскололись, как Вы оцениваете энергию взаимодействия. Поработав с различными методами оценки, могу заявить: простые никуда не годятся, а сложные сложны.
Проблема третья. Пусть даже оценка энергии более-менее достойная. Но вспоминая дикие конформации ваших "рецепторов" с прошлого раза, точно так же могу утверждать, что алгоритм Вашего построения где-то ошибочен. Если Ваша программа выдаёт столь энергетически невыгодные конформации, то о какой оценке энергии, чёрт возьми, может идти речь?
Сильно повлиять на геометрию, на мой взгляд, могут только 3 вида взаимодействий: торсионные, ван-дер вальсовы (В-В) и электростатические. Торсионные и В-В взаимодействия я учитываю.
Вот тут даже не поленился процитировать. Вот расскажите мне, пожалуйста, что такое торсионные взаимодействия. И что Вы там учитываете. И почему не учитываете заряды на атомах, потому что при построении молекул это самое главное. Да будет Вам известно, что VdW-взаимодействия обычно рассчитываются с cut-off не меньше 8А, а электростатика --- 10-12А.
Дальше. К чему я это всё. Модель, построенная на разумных упрощениях, может случайно оказаться верной, но скорее всего, она неверная. Модель, построенная на неразумных упрощениях, недостоверна полностью. Тратить деньги на работы по недостоверной модели ни один уважающий себя исследователь не станет. Не будет стоить овчинка выделки. Затраты на синтез не окупятся грантом. Поэтому заключение будет таким: работайте, Технолог, дерзайте. Но не ленитесь почитать литературу по молдинамике и молмеханике. В Вашей области -- непаханое поле для исследований, поскольку de novo дизайном рецепторов сейчас почти никто вроде бы не занимается. Но сделайте сначала программу, которая строила бы более строгую модель. Посмотрите опен-сорсовые проги для де ново, может, позаимствуете какую-нибудь интересную идею. И если у Вас что-нибудь получится, человечество обязательно скажет Вам спасибо.

P.S. И работайте с каким-нибудь вменяемым форматом файлов, а то на Ваши c3xml даже Бабель удивляется.
Последний раз редактировалось Marxist Вт июн 20, 2006 7:34 pm, всего редактировалось 1 раз.

eukar

Сообщение eukar » Вт июн 20, 2006 7:08 pm

[quote="Marxist"][/quote]

Я не спец, но из общих соображений и вспоминая прошлую тему,
+1

Cherep
Сообщения: 23438
Зарегистрирован: Чт окт 30, 2003 9:22 am

Сообщение Cherep » Ср июн 21, 2006 12:39 am

Тут в Angew. Chem. Int. Ed обзор свежий в тему.
Biomolecular Modeling: Goals, Problems, Perspectives

Залил в обменник

Marxist

Сообщение Marxist » Ср июн 21, 2006 4:21 pm

Кстати, замечательный обзор

tekhnolog
Сообщения: 17
Зарегистрирован: Ср авг 03, 2005 5:25 am

Сообщение tekhnolog » Ср июн 28, 2006 10:04 am

Статья интересная, над ней надо подумать. Спасибо.
Дискутировать с Марксистом я разумеется не состояние. Он в этой теме живет, а я так куски похватал. Если я начну подробно объяснять, как и что я оценивал, народ на форуме поумирает со смеху. Нет, такой грех я на душу не возьму.
Формат объемных моделей я поправил на *.mol, в файлообменник положен файл модели.rar.
Литературу по молмоделироавнию читать придется. Буду благодарен если мне подскажут удобоваримую литературу. Предпочитаю читать несколько учебников сразу, оно как-то быстрее доходит.
Разумеется я и дальше буду продолжать упираться в смысле синтеза, но мне представляется, что узким местом в моих схемах остается разветвление цепи. Можно использовать триолы, можно использовать аминокислоты с дополнительными функциями. А еще что? Может кто-нибудь подскажет простенькую, доступную молекулу несущую две функциональные группы способные реагировать с изоционатами плюс еще одна, которую можно сделать реакционноспособной по желанию.

Marxist

Сообщение Marxist » Ср июн 28, 2006 3:05 pm

tekhnolog писал(а):Буду благодарен если мне подскажут удобоваримую литературу. Предпочитаю читать несколько учебников сразу, оно как-то быстрее доходит.
В обменнике лежит статья (неновая) и большой-большой обзор НИХовский по разным аспектам моделирования. Там и список литературы неплохой.

Ответить

Вернуться в «органическая химия / organic chemistry»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 4 гостя