Дать названия сопряженным полиенам по их млекулярному граф

[sqribner48]

Уважаемые madschumacher и ИСН
Извините, что снова беспокою Вас, но ответа на свои два вопроса я так и не получил. Поэтому хочется попробовать еще раз, так сказать, зайдя с другой стороны. Мой главный первый вопрос, вернее просьба, помочь получить названия химических соединений, называемых изомерами сопряженных полиеновых углеводородов (далее для краткости СПУ) по их молекулярным графам повисла в воздухе.
Правда развернулась очень яркая дискуссия между вами, которую мне было очень интересно наблюдать.
Я так понял, что вы оба (два ведущих химика форума dxdy) вообще скептически относитесь к молекулярным графам СПУ, взятыми мной из солидной статьи солидных химиков (математиков), опубликованных в солидных журналах. Это связано с тем, что третий граф с тремя ребрами описывает неустойчивое химическое соединение.

Определенный элемент беспокойства вносит и факт использования молекулярных графов с малым числом вершин, не обеспечивающих наличия не менее трех чередующихся двойных и простых углерод-углерод связей.
Вот классическое определение полиенов из английской Википедии (хорошо согласующееся с определениями из толстых книжек).

Цитата:

Polyenes are poly-unsaturated organic compounds that contain at least three alternating double and single carbon–carbon bonds. These carbon–carbon double bonds interact in a process known as conjugation. Related to polyenes are dienes, where there are only two alternating double and single bonds. Other related class of compounds have three or more double bonds, but they are not alternating with single bonds.

Таким образом, следуя этому определению, молекулярные графы изомеров СПУ должны иметь по меньшей мере 6 вершин.
Но тогда непонятно почему уважаемые авторы начали свой ряд с молекулярных графов с одной, двумя, тремя, четырьмя и пятью вершинами. Неужели только для математической полноты картины? (Хотя в принципе для некоторых химических соединений, не являющихся изомерами СПУ, их молекулярные графы будут совпадать с молекулярными графами авторов. Так например, один изомер пентена (с одной двойной связью) имеет форму типа «лодочки», а другой – зигзагообразную форму).

За эти два дня, прошедшие с последнего поста madschumacher я неоднократно пробовал получить изомеры СПУ, соответствующие заданным молекулярным графам.
Как и прежде с плачевными результатами. Например, для СПУ с формулой $C_6H_8$ удалось получить всего четыре изомера: divinilethylene(2-vinil-1,3-butadiene), (Z)-1,3,5-Hexatriene,
Hexatriene, 1,3,5-Hexatriene ((E)-1,3,5-Hexatriene в NIST).

Тогда как согласно статье их должно быть 12!.
Все результаты получены по базе ShemSpider. Причем для одних и тех же соединений NIST и ShemSpider дают разные названия. Кроме этих источников видел и использовал и другие базы. Такой же разнобой. Кому же верить?

В связи с вышеизложенным, возникает следующий вопрос:
«Чем вызваны мои неудачные попытки получения заданного числа изомеров СПУ? Моими ошибками или принципиальной невозможностью их получения?»
И еще один очень важный для меня вопрос.
Сфера моих интересов – теория графов, в частности индекс Винера максимальных внешнеплоских графов (МВП-графов). У меня опубликованы две чисто математические статьи по индексу Винера МВП-графов. В обеих статьях пользу от использования индекса Винера МВП-графов (и самих МВП-графов) я обосновывал ссылкой на их прикладное применение в частности для распознавания и классификации изомеров СПУ.
В связи с вашими сомнениями вполне естественно возникает вопрос — "А правомерно ли такое обоснование?"
Буду безмерно благодарен за любые ваши ответы ( в том числе и отрицательные).

[madschumacher]

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

Мой главный первый вопрос, вернее просьба, помочь получить названия химических соединений, называемых изомерами сопряженных полиеновых углеводородов (далее для краткости СПУ) по их молекулярным графам повисла в воздухе.

Есть 2 варианта действий для Вас:

1. Вы набираете нужные Вам формулы в поисковик по химическим формулам (тот же NIST Chemistry Webbook, или SciFinder) и соотносите всё вручную;
2. Вы разбираете правила ИЮПАКовской (или какой другой) номенклатуры органических соединений (см. другую тему) и называете эти молекулы (или не-молекулы ) Сами (ну или пишете скриптик, который это будет делать автоматически).

Оба эти варианта предполагают то, что Вы научитесь достраивать СПУ до молекулы (грубо говоря, правильно прицеплять к углероду водородики). Первый вариант -- это брут-форс (т.е. потребует больше Вашего времени на выполнение), а второй -- больше Вашего времени на изучение. Так что смотрите сами как Вам удобнее.

(читерство)

Вообще, эту задачу можно решать через химический софт (например, Cambridge ChemOffice): Вы просто набираете углеродный скелет и виды связей, водороды достраиваются автоматически, а после опять автоматически генерируется название. Но это надо скачать этот софт с торрента купить лицензионную версию, которая стоит OVER 9000 $...

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

Правда развернулась очень яркая дискуссия между вами, которую мне было очень интересно наблюдать.

Да не очень то и интересная, и не очень то и дискуссия.

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

Я так понял, что вы оба (два ведущих химика форума dxdy) вообще скептически относитесь к молекулярным графам СПУ, взятыми мной из солидной статьи солидных химиков (математиков), опубликованных в солидных журналах.

(лолчто?)

Ну ИСН, понятно, к ведущим химикам тут (и не только тут) относится, но меня то туда зачем вписали (да я и не химик то, вобщем )?

Да не -- не отношусь я скептически (ну по крайней мере не вообще , за ИСН отвечать не буду). Ну есть такая комбинаторная задача, но не очень понятно зачем её вообще решать...

(о журналах)

Structural Chemistry, кст, -- не такой уж и солидный журнал. Среди журналов, посвящённых структурной химии -- да. Но это весьма тухлая область (в основном), надо сказать. Так что среди химических журналов -- это середнячок.

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

Это связано с тем, что третий граф с тремя ребрами описывает неустойчивое химическое соединение.

Скорее, устойчивое химическое не-соединение. Данная частица устойчива (т.е. самопроизвольно не разваливается), но не стабильна (т.е. сильно реакционноспособна).

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

Хотя в принципе для некоторых химических соединений, не являющихся изомерами СПУ, их молекулярные графы будут совпадать с молекулярными графами авторов

Да, на этот факт тоже уже было указание. В молекулярном графе расставлены кратности связи (как некоторая характеристика ребра графа).

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

Тогда как согласно статье их должно быть 12!.

Вполне вероятно, что отсутствующие -- нестабильные частицы (наподобие обсуждаемой выше).

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

"А правомерно ли такое обоснование?"

Судя по Википедии -- правомерно. Я не очень шарю в хемоинформатике и в теории графов, поэтому прокомментировать навряд ли смогу. Может ИСН?

[ИСН]

sqribner48 в сообщении #1197668 писал(а):

"А правомерно ли такое обоснование?"

Ну там мутят с ними что-то, так что да, почему бы и не посчитать. Свойств отсюда напрямую не получить, до них ещё длинная дорожка. Но какие-нибудь корреляции - ну, бывает.

Насчёт 12 - я так и не понял, кого именно должно получаться 12, но среди Ваших четырёх последние две молекулы идентичны, различаясь лишь цисоидной/трансоидной конформацией относительно одинарной связи. Если Вы это учитываете здесь, то учитывайте и везде - тогда вариантов станет побольше (уж не знаю, 12 ли).

[sqribner48]

Уважаемые madschumacher и ИСН
Большое спасибо за ваши ответы и советы. К сожалению, большая часть советов madschumacher
для меня не подходит, поскольку я не химик.
Но все равно большое спасибо.
ИСН

ИСН в сообщении #1197788 писал(а):

... но среди Ваших четырёх последние две молекулы идентичны, различаясь лишь цисоидной/трансоидной конформацией относительно одинарной связи.

Это Вы имеете в виду последний граф с перекрещенными связями? Дело в том, что в другой базе для хим. соединения с тем же названием приводится такой же нормальный граф, но без перекрещенных связей.
Так что вопрос: «Кому верить?» для меня по-прежнему актуален.

За прошедшие несколько дней я перелопатил много химических статей
из интернета по интересующему меня вопросу.
Нашел много разных статей про изомеры СПУ.
Но к сожалению для меня ситуация проще не стала (ВИДИМО ПОТОМУ, ЧТО Я НЕ ХИМИК).
В найденных мной статьях речь идет не только об изомерах но и конформерах, молекулярные графы которых совпадают с графами в моих постах....
С учетом вышеизложенного, я прекращаю свои поиски ответа на мой вопрос.
А не кажется ли вам уважаемые madschumacher и ИСН, что мой вопрос полезно задавать студентам –химикам в качестве учебного задания.
Уважаемый ИСН напоследок разрешите задать
Вам пару моих последних вопросов:
1. Как хорошо Вы знакомы с хемоинформатикой, и математической химией, в той ее части, которая использует теорию графов? (и, в частности, с самой теории графов?)
2. Как Вы относитесь к работам по прикладной (для химии) теории графов, в которых определяются минимальные и максимальные оценки разных топологических индексов для разных классов графов и экстремальные графы, на которых эти оценки достигаются?
(поиск в интернете по этим вопросам дает многие тысячи наименований)
Ответы на эти вопросы для меня очень важны, поскольку они связаны с моими личными интересами

[madschumacher]

sqribner48 в сообщении #1199432 писал(а):

Так что вопрос: «Кому верить?» для меня по-прежнему актуален.

Да нет, у Вас там всё ж приведены 4 разных молекулы (хотя последние 3 будут переходить друг в друга, например, при возбуждении светом нужной частоты).

sqribner48 в сообщении #1199432 писал(а):

ВИДИМО ПОТОМУ, ЧТО Я НЕ ХИМИК

А Вы бы с кем-нть из химиков скооперировались?

[ИСН]

sqribner48 в сообщении #1199432 писал(а):

Это Вы имеете в виду последний граф с перекрещенными связями?

Да, его, но не потому, что он с перекрещенными связями. Эту деталь я вообще сразу игнорировал, как явно бессмысленную.

Вопрос Ваш полезен, но как-то даже не знаю, кому. Обычно химию преподают людям, которые не знают слов "изоморфизм графов" и не могли бы опираться на эти понятия, а если они потом с ними всё же сталкиваются, то к тому времени уже знают химию нутром и не понимают, "а как иначе-то". Вот она и не изложена в таких терминах. А так-то надо, наверное, сказать вслух, что если графы неизоморфны - это точно разные молекулы, а если изоморфны - то надо смотреть на пространственное расположение, но только в некоторых случаях оно влияет (делает молекулы разными), а в других нет.

С хемоинформатикой и топологическими индексами я знаком лишь поверхностно. Раз тысячи статей пишут - ну, значит, надо.

[sqribner48]

Уважаемые madschumacher и ИСН
Еще раз большое спасибо за ваши ответы. Правда к сожалению получилось не то, что я хотел и в тайне ожидал. Задавая свои первые два вопроса, я думал, что вот получу какие-нибудь ссылки на соответствующую литературу или какой-никакой перечень наименований хим. соединений молекулярные графы которых имеют 4 или пять вершин. Но …
Словом получилось так, как писал наш великий классик:

Цитата:

Открылась бездна звезд полна.
Звездам числа нет бездне дна

Для меня химия слегка приоткрылась именно как бездна с огромным числом звезд. В своем последнем посте я писал, что нашел десятка два статей про изомеры и конформеры полиенов (правда в основном диенов и гексатриенов). Много изображений молекулярных графов и много огромных по размеру таблиц с непонятными обозначениями. Не удержусь и приведу здесь парочку примеров в подтверждение моих слов.
Самый лучший

И еще

Вот они недостающие, которых я долго не мог найти.
ИСН
Вы были правы, когда написали:

ИСН в сообщении #1199826 писал(а):

если графы неизоморфны - это точно разные молекулы, а если изоморфны - то надо смотреть на пространственное расположение, но только в некоторых случаях оно влияет (делает молекулы разными), а в других нет.

Ведь я так понимаю, что конформеры отличаются от изомеров вдобавок еще и пространственным расположением своих частей относительно друг друга.
Вот самые лучшие и наиболее полные диаграммы молекулярных графов


подпись Fig. 6. Conformers of 1,3,5-hexatriene:(a)tTt(trans); (b)gTt; (c)gTg;(d)tCt(cis);(e)gCt
(Вот там еще и какие-то g появились)
Для меня все эти tEt,tZt,tEc,tZc,cEc, cZc остались непонятными поэтому я не знаю, что делать даже с полученными диаграммами молекулярных графов.
madschumacher
Вы писали:

madschumacher в сообщении #1199591 писал(а):

А Вы бы с кем-нть из химиков скооперировались?

К сожалению у меня нет знакомых химиков. Поэтому я попробовал скооперироваться с химиками форума dxdy, увы с известным Вам результатом.
ИСН

ИСН в сообщении #1199826 писал(а):

С хемоинформатикой и топологическими индексами я знаком лишь поверхностно. Раз тысячи статей пишут - ну, значит, надо.

Ваш ответ на два моих последних вопроса имеет для меня отрицательное значение.
Я очень хотел получить положительный ответ. И если бы получилось так, то я задал бы Вам мой самый последний вопрос, но уже по ЛС. Однако получилось то, что получилось.
Поэтому, поднятую мной тему можно считать закрытой.
Спасибо за ваши ответы и за ту "роскошь человеческого общения", которую вы мне безвоздмездно подарили!

[madschumacher]

sqribner48 в сообщении #1199935 писал(а):

что конформеры отличаются от изомеров вдобавок еще и пространственным расположением своих частей относительно друг друга.

Не совсем так. И те и другие могут отличаться пространственным расположением частей друг относительно друга (при изоморфизме их мол.графов). Но конформеры (оооочень грубо говоря) имеют конечное время жизни в соотв.конфигурации, а изомеры -- бесконечное.

-- 13.03.2017, 17:10 --

sqribner48 в сообщении #1199935 писал(а):

что конформеры отличаются от изомеров вдобавок еще и пространственным расположением своих частей относительно друг друга.

Не совсем так. И те и другие могут отличаться пространственным расположением частей друг относительно друга (при изоморфизме их мол.графов). Но конформеры (оооочень грубо говоря) имеют сильно конечное время жизни в соотв.конфигурации, а изомеры -- бесконечное.

[ИСН]

sqribner48, сделайте молекулы из спичек и пластилина, да покрутите их в руках. Или мысленно. Вокруг двойной связи крутить нельзя; там как слепил, так и осталось (E или Z, это разные вещества). Вокруг одинарной - можно (то, что получится - это молекулы одного и того же вещества, хотя выглядят по-разному). Но когда одинарная сама зажата между двумя двойными, то как бы "можно с ограничениями". Это и есть конформеры. Они же - то, что я раньше назвал цисоидными и трансоидными конформациями (c, t). Считать ли их разными веществами - вопрос философский.

[sqribner48]

Уважаемые madschumacher и ИСН.
Спасибо за ваши ответы. После них мне снова пришлось перелопачивать интернет. (Поэтому и задержался с ответом). Удалось даже скачать 4-х томный курс органической химии Реутова, Курца и Бутина.
Вот что мне удалось понять:

Цитата:

Конформационная (поворотная) изомерия обусловлена вращением атомов или атомных групп вокруг одной или нескольких простых $\sigma$-связей. В результате вращения вокруг С–С-связей молекулы могут иметь различные пространственные формы, которые называют конформациями.
Молекула … вследствие вращения вокруг углерод-углеродной связи может принимать бесконечное множество конформаций, каждая из которых характеризуется определенным значением потенциальной энергии. Две крайние конформации называют заслоненной и заторможенной.
Заслоненная конформация имеет максимальную энергию, а заторможенная – минимальную.
Конформации с наименьшим запасом энергии называют конформерами или конформационными (поворотными) изомерами.
В отличие от конфигурационных изомеров, конформеры превращаются друг в друга без разрыва химических связей и не поддаются разделению. Они обнаруживаются только физико-химическими методами.

madschumacher

madschumacher в сообщении #1199981 писал(а):

конформеры (оооочень грубо говоря) имеют сильно конечное время жизни в соотв. конфигурации, а изомеры -- бесконечное.

Первоначально эта фраза привела меня в тупик. Я просто не мог понять. Ведь конформеры не трансурановые элементы и не распадаются, а значит живут также бесконечно долго. И лишь после прочтения многочисленных материалов из интернета я понял, что Вы имели в виду их существование в смеси нескольких конформеров, не поддающейся разделению.
ИСН
Это Вы убедительно и просто объяснили.

ИСН в сообщении #1200174 писал(а):

сделайте молекулы из спичек и пластилина, да покрутите их в руках. Или мысленно. Вокруг двойной связи крутить нельзя; там как слепил, так и осталось (E или Z, это разные вещества). Вокруг одинарной - можно (то, что получится - это молекулы одного и того же вещества, хотя выглядят по-разному). Но когда одинарная сама зажата между двумя двойными, то как бы "можно с ограничениями". Это и есть конформеры.

Значит ли это, что любой конформер из последнего рисунка (Fig.6 ) моего сообщения http://dxdy.ru/post1199935.html#p1199935 , можно получить из другого конформера (из этого же рисунка) соответствующим вращением вокруг одинарной связи? (Из (a) можно получить (b) и обратно из (b) можно получить (a); из (b) можно получить (c) и обратно; из (d) можно получить (e) и обратно).

ИСН в сообщении #1200174 писал(а):

Это и есть конформеры. Они же - то, что я раньше назвал цисоидными и трансоидными конформация-ми (c, t). Считать ли их разными веществами - вопрос философский.

А вот это я не совсем понял. Они (эти (c, t) конформации), что имеют одинаковые физико-химические свойства?

В интернете я нашел очень любопытную кандидатскую диссертацию Девдариани Р.О. “Новые топологические индексы в количественных соотношениях «структура-свойство»” М. 1982г. (рук. Зефиров Н.С. и Трач С.С.). В автореферате этой диссертации на стр. 6 в рис.3 изображены «Цепные 2 –конфигурации, отвечающие геометрическим изомерам 1,2,3-гексатриена. (Те самые, которые были на моем рисунке изображены, как конформеры).
А на рис. 5 стр. 9 представлены «конфигурационные изомеры 2-винил-1,3 бутадиена».
Причем далее результаты расчетов топологических индексов по рис. 3 и рис. 5 были сведены в таблицу 1 под названием «Структурные и конфигурационные изомеры гексатриенов».
Получается, что у автора конформеры превратились сначала в геометрические изомеры, а потом -- в структурные. (Если это -- ошибка то довольно неожиданная для таких больших ученых, как Зефиров Н.С. и Трач С.С.)
Однако, в связи с этим возникает вопрос: «Правомерно ли называть конформеры геометрическими изомерами?»

[ИСН]

Да, перечисленные Вами конформеры с того рисунка получаются друг из друга вращением вокруг одинарной связи. Из-за того, что это связь в сопряжённой системе, вращение будет несколько заторможено, но, скорее всего, не настолько, чтобы их можно было разделить. Потому и сомнительно, считать ли их разными веществами.

[Droog_Andrey]

Конформеры изомерами не являются.

Перекрещённая двойная связь обозначает смесь Z- и E-изомеров.

К химии поставленная задача имеет мало отношения.