#spectrum_search
В предыдущем посте был описан ключевой принцип поиска по спектру, используемый в OdanChem. Напомню, основная идея заключается в том, что мы смотрим, насколько литературный спектр НЕ ПРОТИВОРЕЧИТ запрошенному. Для этого мы проверяем, чтобы пики на спектре из базы соответствовали каким-то пикам на спектре в запросе. И тут естественным образом возникает вопрос про то, а как учитывать возможность сдвига сигнала, из-за, например, концентрационных эффектов или межмолекулярного взаимодействия?
Для каждого типа спектра тут своя погрешность. Для ¹H ЯМР мы считаем адекватным сдвиг на 0.2 ppm, для ¹³С ЯМР - на 0.5. Для спектров других типов все тоже индивидуально. И вот здесь кроется ключевой принцип, который позволяет повысить эффективность работы с системой - зависимость точности поиска от ширины шкалы. Допустим, есть две схожих молекулы, и в них есть СН₂ группа. Для определенности, о-хлорбензиловый спирт и о-аминобензиловый спирт.
Для o-Cl(C₆H₄)CH₂OH можно найти вот такие спектры:
¹H NMR (400 MHz, CDCl₃): δ 7.59-7.42 (m, 1H), 7.42-7.32 (m, 1H), 7.31-7.14 (m, 2H), 4.77 (s, 2H), 2.22 (s, 1H).
¹³C NMR (CDCl₃, 100 MHz, 298 K) δ (ppm): 138.26, 132.84, 129.47, 128.97, 128.86, 127.15, 62.99;
Для o-NH₂(C₆H₄)CH₂OH:
¹H NMR (400 MHz, CDCl₃) δ 7.13 (td, J =7.7, 1.6 Hz, 1H), 7.09 – 7.03 (m, 1H), 6.76 – 6.66 (m, 2H), 4.65 (s, 2H), 3.58 (s, 3H).
¹³C NMR(101 MHz, CDCl₃) δ 145.9, 129.3, 129.1, 124.7, 118.1, 115.9, 64.3
Обратите внимание на сигналы СН₂ группы. В протонных спектрах - это 4.77 и 4.65. Очень близко. Понятно, что они различимы. Но такой сдвиг вполне может объясняться условиями съемки спектра, в том числе концентрацией. И, глядя на данный спектр, нельзя без учета других факторов отдать предпочтение o-NH₂(C₆H₄)CH₂OH или o-Cl(C₆H₄)CH₂OH чисто на основании данного сигнала.
На углеродных спектрах та же СН₂ группа дает сигналы 62.99 и 64.3. Эта разница - существенна. Сдвинуть спектр на 1.3 ppm, конечно, можно, но гораздо сложнее.
Поэтому для автоматизированного поиска по спектру углеродные спектры заметно более надежны. Из-за малого размера рабочей зоны шкалы ¹H ЯМР (по сути, 12 ppm) найдется слишком много спектров, содержащих сигналы, не противоречащие тому же синглету при 4.65. А на углеродных спектрах сигналы распределены по широкой шкале в 240 ppm. И вероятность такого наложения низкая.
В результате, если выполнить поиск по любому из приведенных выше спектров ¹³С ЯМР, то найдется меньше сотни молекул, и в топе выдачи будет соответствующий бензиловый спирт. Более того, если объединить эти два спектра, смоделировав смесь таких спиртов, поиск даст всего лишь 130 молекул, и в топе также будут оба требуемых соединения. А вот, если выполнить поиск по любому из приведенных выше протонных спектров, то будет найдено несколько тысяч молекул, которые не противоречат запрошенному спектру с точки зрения положения сигналов. Все из-за того, что в ¹Н ЯМР слишком высока вероятность наложения сигналов, и в результате точность поиска падает.
Таким образом, поиск по ¹³С ЯМР в OdanChem является вполне самостоятельным инструментом даже без дополнительных фильтров, а результаты поиска по ¹Н ЯМР надо как-то уточнять/фильтровать уже поверх выдачи. Как самостоятельный инструмент они гораздо менее эффективным. Как это делать - опишу в дальнейших постах.