В программе Chem3D с использованием расширенной и модифицированной версии силового поля ММ 2 методом молекулярной механики произведены оптимизация геометрии и конформационный анализ 3,4,6-три-О-ацетил-1,2-[1-(эндо-циан)этилиден]-α-D-глюкопиранозы – представителя группы эффективных гликозилирующих агентов в углеводных синтезах. Теоретические расчеты длин связей, валентных и торсионных углов, а также конформация молекулы в глобальном минимуме энергии как 4С1 хорошо согласуются с литературными данными, полученными на основе рентгенографических исследований.
1,2-О-цианалкилиденовые производные углеводов являются эффективными гликозилирующими агентами в синтезах олиго- и полисахаридов [1] и как потенциальные носители спектра важных биологических активностей [3]. Молекулы этих соединений представляют собой бициклическую систему, включающую пиранозный (или фуранозный) и диоксолановый циклы. В большинстве случаев 1,2-О-цианэтилиденовые производные углеводов образуются в виде пары σ-диастереомеров, различающихся расположением CN-группы.
Нами проведен расчет геометрических параметров (длины связей, валентные и торсионные углы) и конформационный анализ для 3,4,6-три-О-ацетил-1,2-[1-(эндо-циан)этилиден]-α-D-глюкопиранозы (I) в специализированном приложении CS Chem3D программного комплекса ChemOffice Ultra [4] с использованием расширенной и модифицированной версии силового поля ММ 2 методом молекулярной механики. Рентгенографическое исследование (I) приведено в [2].
Алгоритм исследований следующий. В «химическом редакторе» CS ChemDraw создают молекулярную структуру (I). Активирование пункта «Convert Structure to Name» главного меню «Structure» программа выдает химическое название: (2R,3aR,5R,6R,7S,7aR)-5-(acetoxymethyl)-2-cyano-2-methyl-tetrahydro-3aH-[1,3]dioxolo[4,5-b]pyran-6,7-diyl diacetate. Структурную формулу копируют в буфер обмена, а затем вставляют в окно визуализации CS Chem3D. Молекула автоматически преобразуется в трехмерный вид. Программа допускает различные способы визуализации трехмерной модели. Для того чтобы присвоить всем длинам связей и валентным углам стандартные для соответствующих элементов значения, необходимо выделить в программе соединение и активировать функцию «Clean Up Structure». Необходимые исправления в структуре будут сделаны автоматически. Для удобства в окне модели указывают порядковые номера атомов.
Далее проводят оптимизацию геометрии молекулы и расчет геометрических параметров эмпирическим методом молекулярной механики, выбрав «Minimize Energy» в пункте ММ2 или последовательно используют программы молекулярной механики и полуэмпирического метода расчета АМ1 (расчет ограниченным методом Хартри-Фока) из пункта меню MOPAC.
Результаты вычислений оформляют в виде таблиц, в которые для сравнения вносят данные рентгеноструктурных исследований.
Рассчитанные нами методом молекулярной механики для соединения (I) длины связей, валентные и торсионные углы, а также конформация молекулы как 4С1 с глобальным минимумом энергии 58,1 ккал/моль, хорошо согласуются с экспериментальными данными. Результаты полуэмпирического метода расчета АМ1 (МОРАС) ближе к таковым для скрученной конформации пиранозного цикла (3S5).
Проведенные исследования могут быть использованы в конформационном анализе углеводов и других соединений.