摘要：很多场合需要用到两面角分布，比如轴手性分子的立体化学结构确证。本文详述了如何利用CONFLEX构象搜索的结果，获取两面角的分布，方便地对构象进行分类。
作者：肖高铿
时间：2017-11-30
一. 问题
有时候，我们需要绘制Energy Vs Dihedral angle的图以发现两面角分布与能量之间的关系。比如，在轴手性化合物的结构确证中，我们需要（1）根据某个旋转轴的两面角将构象分成不同的两类；（2）分别计算ECD或VCD。
CONFLEX进行构象搜索的优势之一是穷尽的构象搜索，多种方式评估构象能：构象能与吉布斯自由能，并可以设定溶剂环境。本文的目的是：如何利用CONFLEX的计算结果，分析化合物的两面角分布，以便将构象按指定的旋转轴两面角分类。因此，我们需要知道知道每个构象的每个两面角的角度。
二. 解决方式
1. 通过CONFLEX图形界面确认关心的两面角
CONFLEX中两面角可以通过通过4个原子定义，比如I-L-J-K。用CONFLEX的Label命令给出两面角的原子组成：CONFLEX View>Label，如图1所示。
图1. 两面角通过4个原子I-L-J-K定义,比如上图的1-2-3-9。
2. 两面角信息的获取
两面角的信息写入到CONFLEX输出文件ls2里，典型的ls2文件如下：
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 | !====================================================================================! ! ! ! LIST OF CONFORMERS (LIST FORM 2) ! ! ! !------------------------------------------------------------------------------------! ! ! ! DATE: 2009/07/06 TIME: 23:34:59.04 ! ! clus-BGLU: b-glucose.mol ! ! EMPIRICAL FORMULA: C6H12O6 MW = 180.050 ! ! FORCE FIELD: MMFF94S(2006-11-24HGTEMP) ! ! TOTAL NUMBER OF CONFORMERS FOUND: 220 ! ! STERIC ENERGY: MIN= 61.6760 MAX= 74.6791 AVERAGE= 62.1996 ! ! ! !------------------------------------------------------------------------------------! ! ! ! DEFINITIONS: ! ! NO. = INDEX NUMBER IN THE ORDER OF STERIC ENERGY ! ! ID = IDENTIFICATION NUMBER OF EACH CONFORMER ! ! STERIC E = STERIC ENERGY OF EACH CONFORMER (KCAL/MOL) ! ! DELTA E = RELATIVE STERIC ENERGY FROM THE GLOBAL ENERGY MINIMUM (KCAL/MOL) ! ! DISTRIB. = DISTRIBUTION BASED ON STERIC ENERGY (%) ! ! ! !------------------------------------------------------------------------------------! ! ! ! DEFINITIONS OF TORSION ANGLES: ! ! D 1 = 4 - 1 - 2 - 10 ! ! D 2 = 1 - 2 - 10 - 11 ! ! D 3 = 2 - 10 - 11 - 3 ! ! D 4 = 10 - 11 - 3 - 4 ! ! D 5 = 11 - 3 - 4 - 1 ! ! D 6 = 3 - 4 - 1 - 2 ! ! D 7 = 1 - 2 - 9 - 21 ! ! D 8 = 4 - 3 - 5 - 16 ! ! D 9 = 1 - 4 - 8 - 12 ! ! D10 = 17 - 6 - 11 - 3 ! ! D11 = 18 - 7 - 10 - 2 ! ! D12 = 4 - 8 - 12 - 24 ! ! ! !====================================================================================! ================================================================================================================================== NO. ID STERIC E DELTA E DISTRIB. D 1 D 2 D 3 D 4 D 5 D 6 D 7 D 8 D 9 D10 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 1 00022 61.6760 0.0000 65.1796 -61.93 56.63 -52.15 51.91 -55.54 61.42 -70.38 172.08 59.84 -171.77 2 00003 62.6838 1.0078 11.8954 -61.65 57.11 -52.55 51.47 -54.27 60.22 -69.49 175.75 -57.90 -171.45 3 00001 62.9538 1.2778 7.5419 -61.87 56.00 -52.00 52.52 -56.56 62.07 -67.55 170.26 169.19 -171.29 4 00028 63.1511 1.4750 5.4062 -61.44 55.54 -51.23 52.00 -56.12 61.56 61.52 171.80 60.57 -173.85 5 00021 63.2235 1.5475 4.7842 -62.70 56.25 -51.72 52.20 -56.41 62.72 -64.84 171.01 67.77 -171.49 6 00004 64.0344 2.3583 1.2174 -61.99 56.38 -52.06 51.96 -55.39 61.41 -63.44 172.54 66.33 -171.11 7 00012 64.1467 2.4707 1.0072 -61.29 56.07 -51.60 51.53 -54.91 60.48 62.53 175.57 -57.41 -173.56 8 00013 64.3784 2.7024 0.6811 -61.12 57.18 -52.98 51.73 -53.98 59.50 -64.04 175.09 -65.78 -170.20 9 00002 64.5796 2.9035 0.4851 -61.58 55.20 -51.19 52.49 -56.92 62.12 58.76 170.06 169.78 -173.28 10 00059 64.7430 3.0670 0.3681 -63.43 58.24 -52.92 50.50 -53.40 61.18 125.31 -44.21 179.82 50.08 11 00014 64.9437 3.2677 0.2623 -61.14 55.80 -52.39 53.18 -56.71 61.52 -63.37 170.23 -69.00 -170.32 12 00127 65.1685 3.4925 0.1795 -62.90 56.66 -52.82 53.00 -57.09 63.36 127.02 -76.29 -64.37 51.38 13 00040 65.2332 3.5572 0.1609 -60.57 56.38 -52.36 51.81 -54.22 59.25 55.53 174.85 -65.42 -172.11 14 00035 65.2758 3.5998 0.1498 -62.26 55.56 -51.11 52.24 -56.65 62.51 53.57 170.76 67.92 -173.30 15 00064 65.3378 3.6618 0.1349 -59.88 53.82 -50.63 51.30 -55.00 60.47 -81.62 -44.01 179.20 49.66 16 00131 65.6085 3.9325 0.0854 -59.19 51.96 -50.32 53.87 -59.01 62.78 -82.45 -77.61 -65.02 51.11 17 00020 65.6576 3.9816 0.0786 -61.78 55.97 -51.49 51.79 -55.37 61.15 53.65 172.50 64.03 -172.96 18 00068 65.9370 4.2610 0.0491 -63.15 57.70 -52.76 51.00 -54.19 61.53 118.68 -53.30 175.75 50.20 19 00057 66.0429 4.3668 0.0410 -63.39 57.46 -52.86 51.79 -55.39 62.68 129.38 -73.35 61.37 53.41 20 00033 66.0595 4.3834 0.0399 -60.79 55.26 -51.85 53.14 -56.75 61.22 54.07 170.05 -69.67 -172.12 21 00074 66.2649 4.5889 0.0282 -62.02 55.58 -49.73 49.17 -53.62 60.78 -71.60 -44.87 178.93 54.56 22 00058 66.4894 4.8134 0.0193 -63.10 57.12 -52.04 51.01 -54.77 62.07 115.35 53.54 62.60 44.72 23 00082 66.5018 4.8258 0.0189 -59.76 52.86 -50.44 52.76 -57.41 62.18 -83.85 -76.44 60.81 53.39 24 00088 66.5450 4.8689 0.0176 -63.29 58.11 -50.71 47.18 -50.76 59.70 -69.94 -50.05 178.14 -177.39 |
在DEFINITIONS OF TORSION ANGLES区块，定义了两面角I-L-J-K及其名称(D1,D2,D3…)，每个两面角一行。
根据Delta E，Steric E与两面角的值，很容易就做出Energy vs 两面角分布图。在轴手性化合物研究中，就可以根据的两面角对构象分组，分别计算ECD或VCD。分组很简单了，会Linux的用户可以用shell命令直接搞定；如果不会也没有关系：复制、黏贴到Excel里，然后对两面角排序，再根据ID号选择构象进行计算。
三. 相关主题或教程
- CONFLEX教程 | CONFLEX构象搜索时如何约束两面角
- CONFLEX教程 | 构象搜索
http://blog.molcalx.com.cn/2017/06/30/tutorial-conflex-torsion-fix.html
http://blog.molcalx.com.cn/2016/04/12/conflex-conformation-search.html
四. 联系我们
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