Site Loader

Модели молекул: Углеводороды и их производные

Ациклические


Метан


Метан


Этан


Этан


Этан


Пропан


Пропан


Пропан


Пропан


Бутан


Бутан


Бутан


Бутан


Изобутан


Изобутан


Пентан


Неопентан


Этилен


Этилен


Этилен


Бутен-1


Бутен-2


Бутен-2


Бутен-2


Пропен


Пропен


Изопрен


Пропадиен


Пропадиен


2-метилпропен-1


Бутадиен-1,3


Ацетилен


Ацетилен


Ацетилен


Бутин


Винилхлорид


Бутатриен


Фтороформ

Циклические


Адамантан


Акридин


Бензол


Азулен


Бицикло-2,2,2-октан


Бицикло-3,3,0-октан


Бицикло-4,2,0-октан


Бицикло-4,2,0-октан


Хлорбензол


Хлорбензол


Цис-бицикло-4,4,0-декан


Циклопропан


Циклобутан


Циклопентан


Циклогексан


Циклогептан


Циклооктан


Циклононан


Циклопропен


Циклопропен


Циклооктин


Фуран


Гексахлорциклогексан


Индол


Индолизин


Изоксазол


Карбазол


N-1,2,3-триазол


N-1,2,4-триазол


Нафталин


Норборнан


Оксазол


Пиразол


Пиридин


Пиримидин


Пиррол


Порфин


Пурин


Тетразол


Тиадиазол


Имидазол


Имидазол


Имидазол


Тиантрен


Тиазол


Тиофен


Толуол


Транс-бицикло-4,4,0-декан


1,2-Нафтохинон


Молекулярное моделирование — Википедия

Молекулярное моделирование (ММ) — собирательное название методов исследования структуры и свойств молекул вычислительными методами с последующей визуализацией результатов, обеспечивающие их трехмерное представления при заданных в расчете условиях[1].

Методы молекулярного моделирования используются в компьютерной химии, вычислительной биологии и науке о материалах для изучения как индивидуальных молекул, так и взаимодействия в молекулярных системах.

Расчеты простейших систем при молекулярном моделировании могут быть выполнены вручную, но из-за большого объема вычислений при моделировании систем, представляющих практический интерес, особенно при исследовании молекулярной динамики, используются компьютерные методы расчета и визуализации, эта техника получила название компьютерного молекулярного моделирования (англ. computer-assisted molecular modeling, CAMM)

[2].

Общей чертой методов ММ является атомистический уровень описания молекулярных систем — наименьшими частицами являются атомы или небольшие группы атомов. В этом состоит отличие ММ от квантовой химии, где в явном виде учитываются и электроны. Таким образом, преимуществом ММ является меньшая сложность в описании систем, позволяющая рассмотрение большего числа частиц при расчётах.

Молекулярная механика — один из подходов в ММ, использующий классическую механику для описания физических основ модели. Атомы (ядра с электронами) представляются точечными массами с соответствующими зарядами. Взаимодействия между соседними атомами включают упругие взаимодействия (соответствующие химическим связям) и силы Ван-дер-Ваальса, описываемые традиционно потенциалом Леннард-Джонса. Электростатические взаимодействия вычисляются по закону Кулона. Атомам в пространстве присваиваются Декартовы или внутренние координаты; в динамических расчётах атомам также могут быть присвоены скорости, соответствующие температуре. Обобщающее математическое выражение известно как потенциальная функция (см. уравнения) и соответствует внутренней энергии системы (U) — термодинамической величине, равной сумме потенциальной и кинетической энергии. Потенциальная функция представляет потенциальную энергию как сумму энергетических членов, соответствующих отклонению от равновесных значений в длинах связей, валентных и торсионных углах, и членов для не связанных пар атомов, соответствующих ван-дер-ваальсовым и электростатическим взаимодействиям.

E=Ebonds+Eangle+Edihedral+Enon−bonded{\displaystyle E=E_{bonds}+E_{angle}+E_{dihedral}+E_{non-bonded}}

Enon−bonded=Eelectrostatic+EvanderWaals{\displaystyle E_{non-bonded}=E_{electrostatic}+E_{vanderWaals}}

Набор параметров, состоящий из равновесных значений длин связей, валентных углов, величин парциальных зарядов, силовых констант и ван-дер-ваальсовых параметров, называется силовым полем. Различные реализации молекулярной механики используют слегка отличающиеся математические выражения и, следовательно, различные константы в потенциальной функции. Распространенные силовые поля, используемые в настоящее время, были разработаны с использованием точных квантовых расчетов и (или) подгонкой под экспериментальные данные.

Для поиска локального минимума потенциальной энергии используются соответствующие методы минимизации (например, метод наискорейшего спуска и метод сопряженных градиентов), а для изучения эволюции систем во времени используются методы молекулярной динамики. Низшие энергетические состояния более стабильны и имеют более важное значение из-за своей роли в химических и биологических процессах. Молекулярно-динамические расчёты, с другой стороны, предсказывают поведение системы во времени. И для минимизации, и для молекулярной динамики главным образом используется второй закон Ньютона — F=ma{\displaystyle F=ma} (или, что равносильно, a=F/m{\displaystyle a=F/m}). Интегрирование этого закона движения с помощью различных алгоритмов приводит к получению траекторий атомов в пространстве и времени. Сила, действующая на атом, определяется как отрицательная производная функции потенциальной энергии.

Молекулы могут быть смоделированы как в вакууме, так и в присутствии растворителя, например воды. Расчёты систем в вакууме называются расчётами «в газовой фазе», в то время как расчёты, включающие молекулы растворителя, называются расчётами «с явно заданным растворителем». Другая группа расчётов учитывает наличие растворителя оценочно, с помощью дополнительных членов в потенциальной функции — так называемые расчёты «с неявным растворителем».

В настоящее время методы молекулярного моделирования широко используются при изучении структуры, динамики и термодинамики неорганических, биологических и полимерных систем. Среди биологических явлений, которые исследуются методами ММ, сворачивание белков, ферментативный катализ, стабильность белков, конформационные превращения и процессы молекулярного узнавания в белках, ДНК и мембранах.

Популярные программы для молекулярного моделирования[править | править код]

  • D. Frenkel, B. Smit, Understanding Molecular Simulation: From Algorithms to Applications, 1996, ISBN 0-12-267370-0
  • A. R. Leach, Molecular Modelling: Principles and Applications, 2001, ISBN 0-582-38210-6
  • K.I.Ramachandran, G Deepa and Krishnan Namboori. P.K. Computational Chemistry and Molecular Modeling Principles and Applications
    2008 [1] ISBN 978-3-540-77302-3 Springer-Verlag GmbH
  • R. J. Sadus, Molecular Simulation of Fluids: Theory, Algorithms and Object-Orientation, 2002, ISBN 0-444-51082-6
  • T. Schlick, Molecular Modeling and Simulation, 2002, ISBN 0-387-95404-X
  • А. В. Погребняк. Молекулярное моделирование и дизайн биологически активных веществ. — Ростов-на-Дону: Издательство СКНЦ ВШ, 2003. — ISBN 5-87872-258-5.
  • Рапапорт Д. К. Искусство молекулярной динамики. — Ижевск: ИКИ, 2012. — 632 с. — ISBN 978-5-4344-0083-1.
  • Х.-Д. Хельтье, В. Зиппль, Д. Роньян, Г. Фолькерс, Молекулярное моделирование Теория и практика, 2010, ISBN 978-5-9963-0156-0
  1. ↑ molecular modeling // IUPAG Gold Book
  2. ↑ computer-assisted molecular modeling (CAMM) // IUPAC Gold Book

Модели молекул



Модели молекул

Модели молекул

Классические структурные формулы непригодны для изображения пространственного строения молекул, поскольку они не отражают ни валентные углы, ни длины связей, ни тем более ван-дер-ваальсов радиус атомов. Наглядное представление о геометрии молекул можно получить, используя выполенные в соответствующем масштабе трехмерные модели молекул. Известны несколько типов молекулярных моделей. Наиболее простыми из них являются шаростержневые модели и модели Драйдинга.

Шаростержневая модель

молекулы этана C2H6

Шаростержневая модель
молекулы циклогексана C6H12

Модель Драйдинга
молекулы циклогексана C6H12

Для просмотра щелкните на выбранной модели молекулы

С помощью таких моделей можно построить молекулу любой возможной геометрии. В моделях Драйдинга строго соблюдаются внутримолекулярные расстояния (0,1 нм соответствует 2,5 см), но не учитываются относительные размеры отдельных атомов, т.е. заполненность внутримолекулярного пространства.

Этот недостаток устранен в полусферических моделях Стюарта-Бриглеба, где атомы представлены в виде усеченных сфер с учетом атомных радиусов (в масштабе 0,1 нм = 1,5 см).

Уксусная кислота СH3COOH

Фенол С6Н5OH

Для просмотра щелкните на выбранной модели молекулы

Тетраэдрический атом углерода, например, представлен в виде шара с радиусом, пропорциональным его ван-дер-ваальсову радиусу (r1 = 0,18 нм).
Этот шар имеет четыре симметричных среза, сделанных таким образом, чтобы расстояние от центра шара до поверхности среза было пропорционально ковалентному радиусу атома углерода (r2 = 0,077 нм).
Модель молекулы собирают, соединяя между собой плоскостями срезов полусферические модели соответствующих атомов. Таким образом, модели Стюарта-Бриглеба отражают не только расстояния между атомами, но и эффективные радиусы.

 

Модели молекул: Азотсодержащие соединения | marinky

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Аммиак


Метиламин


Диметиламин


Анилин



Триметиламин


Синильная кислота


marinkyМодели молекулграфика, неорганическая химия, органическая химияПросмотров: 6 384  

ДНК своими руками : Jim`s Homeplace

Многие, наверняка знают, как легко и просто реплицировать часть собственной ДНК. Процесс нехитрый по сути. Зато сколько потом восторженных сюсюканий из серии “ах, как он/она похож(а) на папу/маму!”. Однако, задача сильно усложняется, когда нужно создать некую абстрактную модель ДНК у себя на столе из подручных материалов.


Нафига это мне понадобилось, спросите? Очень просто. У дочери в школе есть предмет аналогичный “биологии” в российских школах. Соответственно, ученикам задали домашний проект, который включает в себя не только получение теоретических знаний о строении ДНК, но и создание модели оной. C этой моделью потом нужно выступать перед учителем и классом, рассказывая, что там в ней и как.

Вообще, это будет не совсем “мой” пост. Он, скорее посвящен дочери. Хотя я и принимал некоторое участие в процессе, в основном это участие сводилось к консалтингу… Однако, вдруг кому будет интересно или, вдруг у кого ребенку в школе зададут сделать аналогичную шнягу. Вот и руководство готовое получится.

Согласно условиям задачи, модель должна удовлетворять определенным требованиям. Интересно, что ученик сам может выбрать, какие условия он выполнит. Каждый пункт презентации “весит” определенное количество зачетных баллов. Соответственно, можно пойти по простому пути и набрать некий минимальный проходной балл или попробовать реализовать “программу максимум”.

Исходная постановка задачи:

Так же, как следует из задачи, это не обязательно должна быть именно модель. Это может быть что угодно – от книжки с рассказом до пазла. Главное, чтобы это имело некое физическое представление. Отдельно отмечено, что, если ученик решит делать именно модель, то запрещается использовать готовый магазинный набор. Типа такого, например.

Дочь решила делать модель и постараться настрелять максимальное число баллов. ОК.

Начали с компьютерной модели… Я на самом деле – не настоящий сварщик. Ну, т.е., в общих чертах знаю, что такое ДНК, из чего она состоит и как её принято изображать. Не более того. Поэтому уже с самых первых шагов, инициативу перехватила дочь. Она смогла растолковать мне что из чего состоит и что к чему прикрепляется.

Вышло что-то вроде такого:

Когда стало понятно. какие запчасти нам понадобятся, отправились по магазинам.Понадобится: пенопластовые шарики двух размеров, деревянные прутки, краска, клей и кусочек MDF для подставки.

Ах, да… Еще обязательно понадобится Пес:

Если честно, я сам не очень понимаю за каким хреном нужен Пес, но зато у него самого уверенности в этом хватило на нас всех. На самом деле, он только мешался… Но может быть я просто что-то недопонял.

Пенопластовые шарики были куплены в “долларом” магазине. В разделе “все для вечеринок”. Даже не хочу пытаться понять, как в контексте вечеринки могут быть использованы пенопластовые шарики. Но хорошо, что они нашлись. Это был у нас самый проблематичный момент. Нужно было найти такие шарики, которые было бы легко обрабатывать. Например, стеклянные шарики не подойдут – запаришся сверлить. Деревянные… В принципе, подошли бы. Для меня. Но работать предстояло дочери и я сомневался, что она вот так сходу сможет ровно продырявить деревянный шарик ручной дрелью. Половину запорет с непривычки. А они достаточно дорогие. Нужен был более мягкий и дешевый материал. Пенопласт подошел просто идеально.

Деревянные рейки были куплены в магазине стройматериалов. Эти прутки – более тонкие собратья тех, что я использовал для декорирования кровати и тумбочек. С этим проблем не было. Они всегда есть в большом многообразии во всех строительных магазинах.

Краски/клей – тривиально. Взяли обычную краску в аэрозоле. Сперва попробовали на одном из шариков – краска пенопласт не съела. Соответственно купили нужное количество цветов. Клей – обычный ПВА.

Кусок MDF-панели для подставки у меня уже был в загашнике. Можно приступать к работе.

Сперва подставка. Дочь прислушалась к моему совету и распечатала на принтере шаблон, который приклеила на кусок MDF:

Её вариант был – найти блюдце подходящего диаметра и обрисовать по нему окружность. Но я смог её убедить, что такой путь – не путь самурая. Кому, как не мне знать, что у нас в хозяйстве нет блюдец подходящего диаметра с ровной кромкой – все с волнистым краем. Плавали уже – знаем 🙂

Далее, она вырезала размеченный диск при помощи электролобзика:

На удивление ровно вырезала. Я даже прифигел слегка…

Незначительные неровности по краю она убрала на шлифмашинке:

Чтобы придать эстетизьму подставке, её кромка была обработана на фрезе:

Получился вот такой диск:

Ну и отверстие по центру, в которое будет вставлена модель:

Далее предстояла сама занудная операция. Нужно было взять пенопластовый шарик и просверлить в нем два сквозных отверстия крест накрест. Через первое отверстие такой шарик насаживается на общую ось, в другое отверстие, с обоих его концов втыкаются поперечные палочки. Таких шариков нужно было сделать десять штук:

Труднее всего было мне. Вы не представляете себе, какая это пытка – стоять и смотреть. Вместо того, чтобы самому схватить дремель и быстро насверлить все за пару минут. Дочь управилась где-то за пол часа… Неспешная методичность с которой она все это проделывала – просто убивала меня 🙂

Полученный результат она назвала шашлыком:

Теперь в шашлык предстояло напихать поперечные палочки. Они были нарезаны все из того же деревянного прутка, что и центральная ось:

Опять же, она хотела резать палочки ножовкой, но мне удалось убедить её, что отрезной диск и дремель – гораздо быстрее.

Следующий этап: взять полученные палочки:

… и напихать их в полученный ранее шашлык:

Это нужно было для того, чтобы приклеить центральные шарики (кстати, это вам не фигня какая, а самые настоящие водородные связи) с общей палке. На фото можно увидеть, что к основанию прицеплен очередной шаблон на котором размечены сегменты. Поперечины втыкаются в шарик, на центральную ось наносится клей, шарик выставляется на нужной высоте и поворачивается вдоль нужного сектора разметки. Т.е. на данном этапе, поперечины помогают позиционировать центральный шарик с нужным углом поворота. Повторить десять раз:

После этого, поперечины можно вынуть и отправить запчасти в покраску:

Как все высохло, приступили к финишной сборке.

На каждую поперечную палочку прицеплялась деоксирибоза… Кажется… Deoxyribose в оригинале. Пес его знает, что это… Не важно. Главное, что дочь знает, что это. Ей перед учителем презентуху толкать, а не мне 🙂

Сами эти шарики должны быть белыми, поэтому красить их не пришлось:

Долгий и кропотливый процесс сборки модели:

Осталось добавить только фосфатные цепочки (phosphates). Насколько мы поняли, их и принято изображать в виде той самой, узнаваемой двойной спирали.

Из плотной толстой бумаги серебристого цвета были выкроены две ленты:

Эти полоски клеятся к вершинам крайних шариков на модели. Вот так:

На этом этапе я впервые принял личное участие. Двух рук оказалось недостаточно. Надо, чтобы кто-то один держал и направлял полоски, а второй – мазал клеем и прижимал.

Худо-бедно мы с этой процедурой управились, получив в итоге, желаемую модель:

Согласно условиям задачи, нужно было так же, обозначить все запчасти. Решили ограничиться прилепливанием легенды к подставке. Как назло, кончились цветные чернила в принтере. Поэтому пришлось напечатать ч/б вариант и раскрасить его фломастерами:

Ламинация тоже не прошла с первого раза. Агрегат сжевал две этикетки, прежде чем нормально сделал третью:

Не знаю в чем дело было. Я уже сто раз пользовался этим агрегатом и ни разу до этого он ничего не жевал… Так или иначе, свою этикетку мы получили:

Модель готова:

Теперь дочери надо вызубрить устную часть презентации. Но с этим я уже помочь ей никак не могу. Надеюсь справится сама. Еще неделя у нее есть на зубрежку теоретической части. Напишу потом, как отсрелялась с проектом..

Модели молекул: Кислородсодержащие соединения, водородная связь

Нажмите на картинку, чтобы увеличить

Кислородсодержащие соединения


Ацетон


Ацетон


Ацетон


Ацетон


Метилэтилкетон


Формальдегид


Формальдегид


Формальдегид


Формальдегид


Линолевая кислота


Муравьиная кислота


Муравьиная кислота


Муравьиная кислота


Муравьиная кислота


Уксусная кислота


Уксусная кислота


Уксусная кислота


Уксусная кислота


Вода


Вода


Олеиновая кислота


Олеиновая кислота


Пропаналь


Пропаналь


Метанол


Метанол


Метанол


Метанол


Метанол


Этанол


Этанол


Этанол


Этанол


Этанол


Глицерин


Глицерин


Этиленгликоль


Пропанол-1


Пропанол-2


Бензилацетат


Этилацетат


Бензилбензоат


Метилфенилацетат


Изоамилизовалерат


Изоамилацетат


Изобутилэтанат


Изобутилформиат


Метилбутанат


Метилформиат


Пентилсалицилат


Этилбутират


Этилформиат


Этилизовалерат


бензальдегид

Водородная связь


Между молекулами воды


Между молекулами диметиламина и воды


Между молекулами диметиламина


Между молекулами спирта и воды


Между молекулами спирта


Анимированные модели молекул. ЖНВЛП и другие

Жизненно необходимые и важнейшие лекарственные препараты – анимированные модели молекул

Нажмите на картинку, чтобы увеличить


Ацетилцистеин
(Acetylcysteine)


Аллопуринол
(Allopurinol)


Аминокапроновая кислота
(Aminocaproic acid)


Амиодарон
(Amiodarone)


Аспирин
(Aspirin)


бензил бензоат
(benzyl benzoate)


Кальция глюконат
(Calcium gluconate)


Цетиризин
(Cetirizine)


Хлоропирамин
(Chloropyramine)


Хлорпромазин
(Chlorpromazine)


Кломипрамин
(Clomipramine)


Клопидогрель
(Clopidogrel)


Клотримазол
(Clotrimazole)


Цианокобаламин
(Cyanocobalamin)


Фенспирид
(Fenspiride)


Флуоксетин
(Fluoxetine)


Формотерол
(Formoterol)


Галантамин
(Galantamine)


Галотан
(Halothane)


Гепарин
(Heparin)


Ацетаминофен. Acetaminophen


Ацетазоламид. Acetazolamide


Acetone-peroxide


Ацеторфин. Acetorphine


Acetyldihydrocodeine


Alfarol


alletorphine


Аллобарбитал. Allobarbital


Alphenal


Амисульприд. Amisulpride


Амобарбитал. Amobarbital


Апробарбитал. aprobarbital


Арипипразол. Aripiprazole


Кислота Армстронга. Armstrong’s acid


Белларадин. Bellaradine


Биотин. Biotin


Бисакодил. Bisacodyl


Браллобарбитал. Brallobarbital


Бретазенил. Bretazenil


Буфотенин. Bufotenin


Буталбитал. butalbital


Cinnarizine


Cobamamide


Coniine


Cromolyn


D-Arginine


Dextropropoxyphene


Digon


Dihydralazine


Diphenhydramine


DL-Arginine


Dobutamine


Ephedrine


Epinephrine


Ergotamine


Erythrosine


Eszopiclone


Etamsylate


Etamsylate


Folic acid


Gliclazide


Кокаин – алкалоид тропанового ряда, местный анестетик.

Вилдаглиптин — Anti-diabetic drug, ChemSpider: 5293734

Rotating model

Никотин — алкалоид, используемый при лечении никотиновой зависимости.

Диазепам — производное бензодиазепина, транквилизатор, входит в перечень ЖНВЛП.

Морфин — анальгетик.


alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *