ротамеры или просто инверсия??

вопросы строения молекул и квантовой химии
Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Вс окт 23, 2016 1:47 am

доброго времени суток, уважаемые коллеги!
заранее извиняюсь за лонг стори, но хотелось бы разобраться, как быть, очень нужен практический совет.
столкнулся с такой ситуацией. сразу оговорюсь, я не очень продвинутый расчётчик и не очень продвинутый структурщик, мягко говоря. но тем не менее, стараюсь расти..

получили РСА одного кристалла. меня попросили поучаствовать в его, так сказать, реализации в виде публикации. я посмотрел, и мне показалось, что асимметрическая ячейка содержала ротамеры искомой молекулы, у которой отличалось положение одного заместителя в пространстве относительно двух других колец, которые образуют между собой почти плоскую структуру.
решил поставить расчёт - скан вокруг этой простой связи (путём изменения диэдрального угла шагом в 10 градусов - ну как бы стандартная вроде процедура). получил благостный вид кривой, два глобальных минимума, которые геометрически довольно неплохо совпадали с теми двумя молекулами из асимметрической ячейки.
в подтверждение этого выкладываю первые две картинки.

была набросана статейка. каюсь, сначала, подумал, что подобное может сгодиться для j mol struct. но возможности были явно переоценены, рецензирование шло в три этапа (видимо, на первом пришли две противоположные рецензии сначала и была назначена третья). итог - двое рецензентов указали на простоту материала для этого журнала, и практически в один голос мне говорят, что это надо в acta cryst с слать. конкретных замечаний не было высказано никаких - только простота.. но времена изменились, то что раньше было в секции С теперь хорошо если только в Е годится, а до С пока нам наверное не дотянуть (я про нашу группу, разумеется).
так вот переоформил я туда и пришла рецензия. рецензент не спорил с терминами "ротамер", "вращение" и т.д., единственно посоветовал отказаться от термина "co-crystal", т.к. величина барьера вращения оказалась всего 0,67 ккал/моль. замечание было следующее:
As authors themselves have observed a low energy barrier for this rotation, categorizing this case as a 'Co-crystal' is not strongly justified. Conformational differences are often observed between independent molecules in the asymmetric unit. Therefore, Table 4 records (experimental) differences, but these are not significant to treat these two molecules differently.
хорошо, не вопрос, уберём это, действительно влепил не совсем, может быть, подумав.
но редактор мне добавил ещё от себя:
Let me explicitly point out a problem in the manuscript which has escaped your (and potentially the reviewer's) attention:
In the abstract, you write "They can easily transform to each other owing to the rotation of about 50 degrees..." and later "The transition of rotamer (Ia) to (Ib) and back is possible through a rotation around the C(5)vC(6)/C(5 A)vC(6 A) single bond by approximately 50 degrees..."
This is NOT true. The space group symmetry is Pna21, i.e. the crystal structure contains, in addition to the individual "rotamers", their mirror images. For these, the torsional angles just change the sign, and the two independent molecules therefore differ only by a few degrees in torsion!
An overlay diagram with PLATON shows you that I am right: The inverted molecule 2 and molecule 1 overlay almost perfectly! I attach this plot as overlay.pdf. The remaining difference between the independent molecules is very minor and does surely not warrant any emphasis.
т.е. говоря кратко, редактор пишет мне, что эти две формы вообще суть одно и то же. если к одной из них применить операцию инверсии, то различия практически исчезают (и приложил мне оверлей двух форм, одна из которых уже инвертирована).
но как же так, кормильцы?? я помню что-то про допустимые операции симметрии, но означает ли это, что вращение вокруг простой связи не может быть? т.е. эти две формы - не ротамеры, а вообще одно и то же??
однако, если в пространстве сделать их оверлей безо всяких операций симметрии, они не совпадают по положению колец с о-хлором (см. картинку).
профиль вращения, таким образом, является просто отражением правил симметрии, а не вращения как такового? как правильно было бы описать данную ситуацию?
заранее большое спасибо за любые комментарии и помощь!
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Вс окт 23, 2016 10:15 am

имхо это надо к кристалщикам, то есть на один уровень вверх по форуму. могу перенести если хотите.
Еще было бы очень вспомогательно чтоб вы на последних картинках отетили угол, который крутите на первой картинке.
Если структуры отличаются по энергии - картинк 1 - то это таки ротамеры, а не зеркальные изображения.
В ячейке таким образом 2 разных молекулы, как если бы бутан кристаллизовался в виде транс- + гош- ротамеров в 1 ячейке. то что геометрически ротамер 2 близок к зеркальному отображению ротамера 1 - это фича.
Есть правда альтернативное обьяснение - вы имеете дело с зеркальными изомерами, а картинка 1 - это баг.

Аватара пользователя
madschumacher
Сообщения: 892
Зарегистрирован: Ср авг 05, 2015 4:30 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение madschumacher » Вс окт 23, 2016 11:28 am

Ну по кривой скана ППЭ и по сравнению картинок действительно понятно, что обе структуры эквивалентны и барьер перехода между ними очень низкий. Они действительно получаются через это внутреннее вращение (простые аналоги этой ситуации это H2O2 и NH3, при вращении и инверсии структура не меняется). То, что для совмещения картинок нужна инверсия -- это ничего особенного (т.к. симметрия между ними может не описываться точечными группами симметрии, но заведомо точно описывается подгруппами ППИЯГ). Насчет того, что обе формы присутствуют в ячейке (если что сморожу -- простите, забыл уже кристы напрочь), не может ли быть такого, что ячейка симметрична относительно инверсии? (тогда одинаковые конформеры бы поменялись местами и всё было бы хорошо) упс, Редактор Вам именно это и написал... :lol:
И да узрел Охламон, что сие есть круть несусветная!

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Вс окт 23, 2016 12:39 pm

madschumacher писал(а):Ну по кривой скана ППЭ и по сравнению картинок действительно понятно, что обе структуры эквивалентны
Эмм, а разница энергии в 2.5 ккал?

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Вс окт 23, 2016 1:09 pm

я боюсь, структурщики меня не поймут..
крутился угол, отмеченный на картинке. может быть, вот по моему "графическому абстракту" (первый раз рисовал нечто подобное, не пинайте сильно) будет понятнее.
я согласен, что с точки зрения кристаллохимии, данные молекулы можно (применяя допустимое преобразование (инверсию)) назвать эквивалентными. но тем не менее, в ячейке же существуют два сорта молекул, которые в пространстве не совместимы (см. рисунок из первого поста)?? и профиль вращения показывает, что эти минимумы есть. да, угол там как-то так хитро получается, как будто +/- 150 градусов примерно, и вроде как редактор тоже об этом пишет - что изменится знак диэдрального угла. всё сходится. тогда что показывает профиль вращения в данном случае - можно ли говорить здесь вообще о ротамерах или полностью эту терминологию исключить и говорить о кристаллографически эквивалентных каких-то формах?
:dontknow:
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Вс окт 23, 2016 1:24 pm

насколько я всё же понимаю, этот профиль вращения свою логику имеет - в глобальном максимуме угол равен нулю, структура полностью плоская - сближаются сильно водороды (расстояние между ними меньше суммы вдв радиусов), в целом невыгодно, несмотря на выигрыш от сопряжения. локальные максимумы соответствуют положениям, когда о-хлорфенил на примерно 90 градусов к плоскости остальной части молекулы, сопряжения нет, хотя и все атомы далеко разнесены друг от друга. локальные минимумы - кольцо на +/- 45 градусов - ещё есть какие-то остатки сопряжения, и атомы также друг другу не мешают - промежуточное по выгоде положение. малый барьер тоже представляет собой энергию плоской структуры, отличие от глобального максимума только, так сказать, в положении хлора - он либо по одну сторону с кислородом карбонила, либо они по разные стороны от фрагмента =СН-..
т.е. профиль вращения показывает довольно логичные такие ротамеры, никаких противоречий казалось бы нет.

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Вс окт 23, 2016 2:12 pm

Так мы говорим о двух минимумах одной глубины на плюс 150 и минус 150. Я просто думал что о минимуме на 150 и минимуме на 50. Тогда да, это зеркалка.

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Вс окт 23, 2016 3:05 pm

да, о минимумах приблизительно одной глубины. но если даже это зеркальные формы одного и того же - как они переходят друг в друга - не путём ли как раз вращения?
посоветуйте пожалуйста, в каких терминах лучше эту всю ситуацию описать.
т.е. с точки зрения кристаллохимии, в кристалле находятся молекула и её инверсная форма. правильно или нет называть их ротамерами? можно ли считать, что одна в другую переходят путём вращения кольца вокруг простой связи? редактор на это пишет "This is NOT true", и я не могу понять, почему - ведь без преобразования эти две кучи атомов друг на друга не накладываются - т.е. неэквивалентны. если мы даже инвертируем всю ячейку - молекулы просто поменяются местами, но всё равно же они так и продолжат отличаться друг от друга??

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Вс окт 23, 2016 3:27 pm

VIPer писал(а):но если даже это зеркальные формы одного и того же - как они переходят друг в друга - не путём ли как раз вращения?
т.е. с точки зрения кристаллохимии, в кристалле находятся молекула и её инверсная форма.
имхо да
VIPer писал(а):правильно или нет называть их ротамерами?
имхо нет
VIPer писал(а):можно ли считать, что одна в другую переходят путём вращения кольца вокруг простой связи? редактор на это пишет "This is NOT true", и я не могу понять, почему - ведь без преобразования эти две кучи атомов друг на друга не накладываются - т.е. неэквивалентны. если мы даже инвертируем всю ячейку - молекулы просто поменяются местами, но всё равно же они так и продолжат отличаться друг от друга??
по ячейке ничего сказать немогу, ячейку мы еще не видели ))
Но возьмем умозрительный случай. Пусть перекись кристаллизуется в виде ортогональных ячеек, по 2 молекулы в ячейке, так что молекулы расположены зеркально друг другу относительно плоскости режущей ячейку пополам. Тогда молекулы несовместимы между собой операциями вращения (молекул целиком), хотя и совместимы отражением или инверсией через центр (Кстати есть подозрение что вы смешиваете инверсию через центр Ci и отражение Cs). Вообщем дайте координаты ячейки, а то неясно о чем речь.

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Вс окт 23, 2016 3:41 pm

Гесс писал(а):Вообщем дайте координаты ячейки, а то неясно о чем речь.
спасибо большое!
в каком виде лучше координаты ячейки дать?

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Вс окт 23, 2016 5:29 pm

А в каком есть? Типично вроде cif но лично я не переборчивый - если в xyz будут обе молекулы целиком - меня устроят даже без параметров самой ячейки для начала. Либо гауссиановский инпут с векторами, но это все специфичнее и специфичнее.

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Вс окт 23, 2016 7:49 pm

вот, например, в xyz формате :shuffle:
У вас нет необходимых прав для просмотра вложений в этом сообщении.

Аватара пользователя
madschumacher
Сообщения: 892
Зарегистрирован: Ср авг 05, 2015 4:30 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение madschumacher » Пн окт 24, 2016 11:24 am

VIPer писал(а):можно ли считать, что одна в другую переходят путём вращения кольца вокруг простой связи?
Можно считать, что переходят, но надо учитывать что это одна и та же конфигурация (с точностью до инверсии координат = смены знака торсионного угла). Поэтому при уточнении параметров ячейки, видимо, необходимо учитывать эту симметрию в модели.
VIPer писал(а):без преобразования эти две кучи атомов друг на друга не накладываются - т.е. неэквивалентны
Наоборот! Они накладываются в результате допустимого преобразования (допустимы инверсии и перестановки атомов одного сорта), следовательно они эквивалентны.
VIPer писал(а):если мы даже инвертируем всю ячейку - молекулы просто поменяются местами, но всё равно же они так и продолжат отличаться друг от друга??
Ничего подобного. Молекулы (видимо) должны быть одинаковы, поэтому ячейка окажется инвариантной относительно инверсии молекул.
И да узрел Охламон, что сие есть круть несусветная!

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Пн окт 24, 2016 12:15 pm

большое спасибо за внимание к моему вопросу и ваши ответы, коллеги!

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Пн окт 24, 2016 12:34 pm

ну те две что я вчера скачал не переходят друг в друга применением одной операции симметрии (я говорю о расположении в кристалле).

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Пн окт 24, 2016 12:38 pm

madschumacher писал(а): Наоборот! Они накладываются в результате допустимого преобразования (допустимы инверсии и перестановки атомов одного сорта), следовательно они эквивалентны.
да, это я как раз с инверсией стал понимать, а вот всё же если рассматривать ячейку как самодостаточную в плане информации единицу - не будем ничего инвертировать. накладываем как есть и видим отличия в угле. назвать это ротамерами нельзя? :235:
всё же остаются ещё вопросы:
что показывает расчёт с вращением вокруг простой связи? как назвать структуры, которые соответствуют глобальным минимумам? одна - инверсия другой?
может ли быть теоретический расчёт гипотетического вращения быть иллюстрацией к этой инверсии?
с точки зрения кристаллографии тогда ротамеры внутри одного кристалла вообще невозможно фиксировать? :issue:

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Пн окт 24, 2016 12:39 pm

нечаянный дубль

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Пн окт 24, 2016 12:40 pm

прошу прощения.
хотел поправить - убрать повторяющееся слово "быть" в "может ли быть теоретический расчёт гипотетического вращения быть иллюстрацией к этой инверсии?", а форум выдаёт новое сообщение как будто я сам себя цитирую..

Аватара пользователя
Гесс
Сообщения: 13067
Зарегистрирован: Ср фев 15, 2012 11:19 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение Гесс » Пн окт 24, 2016 1:13 pm

Исправлю позже

Аватара пользователя
VIPer
Сообщения: 387
Зарегистрирован: Вт фев 13, 2007 10:17 pm

Re: ротамеры или просто инверсия??

Сообщение VIPer » Пн окт 24, 2016 1:25 pm

спасибо!
вспомнил ещё тут из отчёта кристаллографов, делавших РСА:
Общий вид двух кристаллографически независимых молекул структуры 17 по данным РСА в представлении неводородных атомов вероятностными эллипсоидами тепловых колебаний (p=50%). Основные геометрические параметры независимых молекул фактически не отличаются.
кристаллографически независимые молекулы с практически одинаковыми основными (но не всеми) геометрическими параметрами - это как раз об инверсии так пишут?
бегло поискал про эти "кристаллографически независимые" формы, ничего толкового не нашёл. есть ещё другой, противоположный, вариант? :235:

Ответить

Вернуться в «квантовая химия и моделирование»

Кто сейчас на конференции

Сейчас этот форум просматривают: нет зарегистрированных пользователей и 6 гостей