MolScript: Tepkime Şemaları ve Eğri Oklu Mekanizmalar için Bir Metin Dili

Bir bakışta MolScript

İlk betiğiniz: SN2

Hidroksit bromometana arkadan saldırır ve bromür aynı adımda ayrılır. MolScript'te bu dört satırdır:

title: SN2 of bromomethane
[OH-:1] "hydroxide" + [CH3:2][Br:3] "bromomethane" ->[SN2][acetone] CO "methanol" + [Br-]
move :1 -> 1..2
move 2-3 -> 3

Satır satır:

1. title: şemanın üstüne bir başlık koyar.
2. Şema satırı türleri listeler. [OH-:1], oksijeni 1 numarayı taşıyan hidroksittir; [CH3:2][Br:3], karbonu 2, bromu 3 olan bromometandır. "hydroxide", yapının altına çizilen bir açıklamadır. ->[SN2][acetone], üstünde ve altında metin bulunan bir tepkime okudur.
3. move :1 -> 1..2: 1 numaralı atom üzerindeki ortaklanmamış çift (burada negatif yük), 1 ile 2 arasında oluşan bağa gider.
4. move 2-3 -> 3: mevcut C–Br bağının elektronları broma gider.

Eşleme numaraları sizin ve oklar için etiketlerdir. Asla çizilmezler ve molekülü değiştirmezler.

Dil

Türler ve operatörler

Her SMILES bir türdür. Operatörler her iki yanında birer boşlukla yazılır:

Bir okun üstündeki ve altındaki metin, oka bitişik köşeli parantezlere yazılır: ->[NaBH4][MeOH, 0 °C]. Yalnızca altta metin için ilk çifti boş bırakın: ->[][reflux]. Bir türden sonra çift tırnak içindeki açıklama o türün altına çizilir: CC(=O)O "acetic acid".

Birden fazla adım

Bir operatörle başlayan satır şemayı son türden devam ettirir; böylece bir mekanizma, her satırda bir adım ve o adımın okları hemen altında olacak şekilde okunur:

title: SN1 of tert-butyl bromide
C[C:1](C)(C)[Br:2] ->[slow] C[C+:3](C)C + [Br-]
move 1-2 -> 2
-> C[C+:4](C)C + [OH2:5]
move :5 -> 5..4
->[fast] CC(C)(C)[OH2+]

Eğri oklar: move satırları

Bir okun dokunduğu her atom SMILES'ta bir eşleme numarası alır: [OH-:1], [CH3:2][Br:3], sade bir oksijen için [O:4]. Numaralar tüm betik boyunca benzersiz olmalıdır. Ardından:

move <from> -> <to>     two-electron curly arrow
move <from> ~> <to>     one-electron fish-hook

Her iki uç da aynı şekilde yazılır:

Birden fazla ok noktalı virgülle ayrılarak aynı satırı paylaşabilir: move :1 -> 1..4; 4-2 -> 2-3; 3-5 -> 5. Bir okun bağından başlayabilmesi için aktarılan hidrojeni açıkça yazın: [H:5][O:6]CC. Eşlenmiş bir radikal merkezini, noktasını koruması için hidrojen sayısıyla yazın: CC(C)(C)[OH0:1] tert-bütoksil radikalidir.

Oklar otomatik olarak yerleştirilir. Belirli bir bükülme istediğinizde süslü parantez içinde bir geçersiz kılma ekleyin: move 2-3 -> 3 {bow=0.3 side=left}.

Yönergeler ve yorumlar

Hatalar

Sorunlar bulundukları satırla birlikte sade bir dille geri döner; böylece bir kişi veya yapay zekâ asistanı satırı düzeltip yeniden çizebilir:

line 1: put +, -> or <-> between "[O:1]C" and "[O:1]C"
line 3: no atom is tagged :9 in the SMILES (write it as [X:9])
line 4: n..m (a bond being formed) can only be the destination
line 5: a move needs -> (curly arrow) or ~> (fish-hook) between its ends
C (map 2) has no lone pair

Daha az yazı, daha çok çizim: adlar, vurgular ve numaralar

Eşleme numaraları yalnızca bir atom belirsiz olduğunda gerekir. Bir adımın girenlerinde bir kez geçen element kendini adlandırır ve bir bağ ucunda yalnızca diğer uca bağlı atomlar sayılır. Bu, eşleme numarası olmadan, numaralandırılmış bileşikler ve adımlarla ve ileri geri kıvrılan satırlarla tüm SN1 mekanizmasıdır:

title: SN1 with element ends, numbered, snake rows
number: both
wrap: snake
per-row: 3
CC(C)(C)Br ->[slow] C[C+](C)C + [Br-]
move C-Br -> Br
-> C[C+](C)C + O
move :O -> O..C+
->[fast] CC(C)(C)[OH2+]

C-Br broma bağlı tek karbondur, C+ katyonu yüküyle seçer ve :O o adımdaki tek oksijenin ortaklanmamış çiftidir. Bir element iki kez geçerse MolScript bunu söyler ve bir eşleme numarası ister.

Bir betik nasıl çizime dönüşür?

Bir betik her seferinde aynı adımlardan geçer; bu yüzden aynı betik her zaman aynı çizimi verir:

1. Okuma. Betik şema satırlarına, move satırlarına ve yönergelere ayrılır. Her tür, operatör, açıklama ve koşul kümesi satır numarasıyla birlikte kaydedilir.
2. Etiketleri denetleme. Bir move satırında kullanılan her eşleme numarası tam olarak bir atomda bulunmalı, her n-m gerçek bir bağ olmalı ve her başlangıçta verilecek elektron bulunmalıdır: ortaklanmamış çift, yük, radikal veya bağ.
3. Türleri çizme. Her SMILES düzgün bağ açılarına sahip bir 2B yapıya dönüşür. Bir okun ihtiyaç duyduğu açık hidrojenler atom olarak çizilir; yükler, ortaklanmamış çiftler ve radikal noktaları SMILES'ın belirttiği yerlere eklenir.
4. Şemanın yerleşimi. Yapılar, artı işaretleri ve oklar gerçek genişliklerine göre yerleştirilir, satırlar tepkime oklarında kırılır ve koşullar ile açıklamalar hiçbir metin üst üste binmeyecek şekilde aralanır.
5. Eğri okları yerleştirme. Her ok, kaynağından bir kimyacının çizeceği yerden çıkar ve bağlardan, etiketlerden ve diğer oklardan uzağa doğru bükülür (ayrıntılar aşağıda).
6. Kimyayı denetleme. Eğri oklu her adım elektronlar üzerinde yeniden oynatılır: her ok bir ortaklanmamış çiftten, radikalden veya bağdan iki elektron (yarım ok için bir) alır ve onları bir atoma veya bir bağa koyar. Ortaya çıkan yapılar, oktan sonra yazılanlarla eşleşmelidir. Yanlış bir ürün (atom ve yük farkıyla birlikte), on elektronlu bir karbon, elektronu kalmamış bir atomdan çıkan ok, eşi olmayan bir yarım ok veya σ bağını kıran bir rezonans oku satır numarasıyla bildirilir.
7. Her oku değerlendirme. Yerleştirilen her ok kurallara göre ölçülür. Kalabalık bir yerde kurallara uyamayan bir ok yine de çizilir ve uyarı olarak bildirilir.
8. Düzenlenebilir nesneleri teslim etme. Sonuç sıradan tuval içeriğidir: bir yapıyı sürükleyin, okları da onu takip eder; her şeyin stilini değiştirin ve dışa aktarın.

MolScript'in uyguladığı ok kuralları:

MolScript test setindeki her başvuru mekanizması, MolDraw her değiştiğinde çizilir ve bu kurallara göre değerlendirilir. Bugün bu, Templates şekillerine ek olarak, hem çizim kurallarını hem de elektron hesabını geçen 81 eğri oklu 41 mekanizmadır. Hepsini MolScript galerisinde görebilirsiniz.

Çözümlü örnekler

E2 eliminasyonu: tek adımda üç ok

title: E2 elimination
[OH-:1] + [H:4][CH2:2][CH:3](C)[Br:5] ->[E2] C=CC + O + [Br-]
move :1 -> 1..4; 4-2 -> 2-3; 3-5 -> 5

Michael katılması: konjuge bir sistem boyunca ok zinciri

title: Michael addition
[CH2-:1]C(C)=O + [CH2:2]=[CH:3][C:4](C)=[O:5] ->[1,4-addition] CC(=O)CCC=C(C)[O-]
move :1 -> 1..2; 2-3 -> 3-4; 4-5 -> 5

Diels–Alder: halka içinde oklar

title: Diels–Alder
[CH2:1]=[CH:2][CH:3]=[CH2:4] + [CH2:5]=[CH2:6] ->[Δ] C1CC=CCC1
move 1-2 -> 2-3; 3-4 -> 4..5; 5-6 -> 6..1

Radikal katılma: yarım oklar

title: Radical addition of Br• to propene
[Br:1] + [CH2:2]=[CH:3]C -> BrC[CH]C
move 1 ~> 1..2
move 2-3 ~> 1..2
move 2-3 ~> 3

Rezonans: bir enolat

[CH2-:1][C:2](C)=[O:3] <-> C=C(C)[O-]
move :1 -> 1-2
move 2-3 -> 3

MolScript üzerine kurulu: tam şekiller

MolDraw'un Templates panelindeki (sol araç çubuğunun altındaki düğme) mekanizma şekilleri MolScript ile yazılmıştır. Fischer esterleşmesinin, aldol katılmasının ve Grignard katılmasının her adımı kısa bir betiktir; bir şablon bunların çevresine panelleri, adım etiketlerini, vurgu dairelerini ve notları ekler. Adımlar metin olduğundan, her şekildeki her ok yukarıdaki örneklerle aynı şekilde denetlenir.

MolScript ve chemfig

chemfig, kimyacıların çoğunun yapıları ve mekanizmaları dizmek için kullandığı LaTeX paketidir. Amacına çok iyi hizmet eder ve MolScript'in onu LaTeX içinde değiştirmek gibi bir amacı yoktur. İkisi farklı şeyleri tanımlar:

Birlikte çalışırlar: MolScript ile çizin, ardından belgeniz için chemfig kodu almak üzere Download → chemfig (.tex) seçeneğini seçin. chemfig mekanizma örnekleri bu kodun nasıl göründüğünü gösterir.

Neden metin: MolScript ve yapay zekâ asistanları

MolScript, bir dil modelinin koordinatlarla hiç uğraşmadan bir mekanizma çizebilmesi için tasarlandı:

• Modeller SMILES'ı zaten iyi yazar; bu yüzden her tür, bildikleri bir gösterimdedir.
• Atom eşlemeleri okları belirsizlikten kurtarır. "1 numaralı atomdaki ortaklanmamış çiftten 1 ile 2 arasında oluşan bağa", "oksijenden karbona bir ok" gibi yanlış yere konamaz.
• Hatalar üzerinde işlem yapılabilir. line 3: no atom is tagged :9 hatasını alan bir model 3. satırı düzeltip yeniden deneyebilir.
• Geometri modelin işi değildir. Bükülmeler, boşluklar ve açıklıklar, modellerin en zayıf olduğu alan olan bu konuda motor tarafından belirlenir ve denetlenir.

MolDraw yapay zekâ sohbeti zaten bu şekilde çalışır: ondan "aldol katılmasının mekanizmasını" isteyin, arka planda MolScript yazar. MolScript ayrıca bir yapay zekâ becerisi olarak da paketlenmiştir: dil başvurusunu, hataların çoğunu yakalayan kuralları, denetlenmiş 41 örneği ve küçük, bağımsız bir denetleyiciyi içeren tek bir klasör. Bir asistana öğrettiği iş akışı şudur: ara ürünleri planla, betiği yaz, denetleyiciyi çalıştır, bildirdiği her sorunu düzelt ve ancak ondan sonra yanıt ver; böylece mekanizma siz görmeden önce elektron elektron denetlenmiş olur.

Bunun ne kadar iyi çalıştığını ölçmek için, her biri bir başvuru betiğine sahip 41 mekanizma isteğinden ("tert-bütil katyonunun E1 protonsuzlaşmasını göster", "yükseltgenme basamaklarıyla bir Pd çapraz kenetlenme döngüsü çiz") oluşan bir değerlendirme seti vardır. Bir yanıt dört puan kazanır: derlenir, elektronları dengelidir, doğru ürünlerle biter ve her eğri ok çizim kurallarını geçer. Başvuru betikleri %100 puan alır.

Yol haritası: MolDraw özelliğinden açık çerçeveye

Plan; MolScript'i, derleyicisini ve şema ve ok motorunu, herhangi bir tuval uygulamasının tepkime ve mekanizma çizmek için kullanabileceği, bir programlama dilinin güvenilirliğine sahip açık kaynaklı bir çerçeve olarak yayımlamaktır: yazılı bir belirtim, kararlı çıktı ve üzerinde işlem yapılabilen hatalar. Bugün ile o yayın arasında duranlar şunlardır.

Dil

Doğruluk

Yerleşim

Çerçeve

Yapay zekâ becerisi

Ders veriyor, makale yazıyor veya kimya yazılımı geliştiriyorsanız ve buna yön vermek istiyorsanız, MolDraw'daki Request feature üzerinden bize bildirin.

Deneyin

1. MolDraw'u ve yapay zekâ sohbetini açın ve bir mekanizma isteyin, örneğin "2-bromopropanın hidroksitle E2 mekanizmasını çiz". Sohbet MolScript'i yazar ve çizer.
2. Ya da sol araç çubuğunun altındaki Templates panelini açın ve Fischer esterleşmesi, aldol veya Grignard şeklini ekleyin ya da MolScript sekmesinde kendi betiğinizi yazın: betiği vurgular, siz yazarken sorunları gösterir ve tuvale çizer.
3. Sonucu her çizim gibi sürükleyin, stilini değiştirin veya genişletin, ardından görüntü ya da chemfig olarak indirin.

İlgili rehberler