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X_GINEER.PRG 22-Apr-1987 05:17 108k
p X - G I N E E R q Kristallographen bekommen Tr„nen in die
p Version 5.07 PD q Augen bei der Aussage eines Synthetikers,
p ½ 1992 by q daž die R”ntgenstrukturanalyse auf dem Weg
p Ph. Kraft q ist, eine Art Spektroskopie zu werden.
D. Seebach in [1]
Die R”ntgenstrukturanalyse wird nicht nur zur Strukturbestimmung isolierter
Produkte immer bedeutender, sondern sie erm”glicht dem Synthetiker ber
Strukturen reaktiver Zwischenstufen auch mechanistische Aussagen [1].
X-GINEER soll, als Editor fr R”ntgenstrukturdaten, dem ATARI ST die Viel-
falt der in der chemischen Literatur publizierten Strukturen er”ffnen.
Neben Eingaberoutinen, die sowohl ber die Tastatur als auch ber die Maus
bedient werden k”nnen, besitzt X-GINEER eine Graphik-Ebene, in der die
fraktionellen Koordinaten in verschiedenen Drehwinkeln und Darstellungens-
formen betrachtet und ausgedruckt werden k”nnen, eine Reihe von Bearbei-
tungsfunktionen (Orthonormierung, Substitutionen, Inversion... ) und einen
Stack mit Bindungsl„ngen, Bindungswinkeln und Diederwinkeln zum Durchmessen
der 3D-Projektionen.
X-GINEER ist dabei kompartibel mit Chemograph-Plus 5.01 (½ 1992), so daž
erstellte kristallographische Substrukturen zum Zeichnen gew”hnlicher 2D-
Strukturformeln - etwa von gespannten Systemen [2], chiralen Verbindungen
[3] oder von Makrocyclen [4] - verwendet werden k”nnen.
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* *
* Der zu dieser Anleitung geh”rende Ordner X_GINEER.507 inkl. Inhalt ist *
* Public Domain, also frei kopierbar. Er darf daher nicht verkauft oder *
* vertrieben werden, und nur komplett kopiert werden. Insbesondere die *
* Beispieldateien drfen nicht ohne das Programm vervielf„ltigt werden. *
* *
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X - G I N E E R 5 . 0 7 P D
In der Menleiste ist der Reihe nach aufgefhrt:
p X-GINEER System Unit Cell Frac.Coo. Graphic Manipul. q
Unter den jeweiligen Menleisten-Punkten erscheinen folgende Operationen:
X-GINEER Hierunter findet sich eine kurze Programm-p Information q
p help q und eventuell vorhandene Accessories.
System Hierin sind die 7 Kristallsysteme
p Cubic Tetragonal Orthorhombic q
p Monoclinic Triclinic Hexagonal Rhombohedral q
der Reihe nach aufgefhrt, die mit der Maus angew„hlt werden
und die Symmetrieverh„ltnisse bei der Eingabe der Achsen-
l„ngen und Achsenwinkel bercksichtigen. Diese Auswahl kann
auch ber p Selection F1 q vorgenommen werden:
Es erscheint eine Auswahlbox mit beschrifteten Symbol-
feldern, die mit der Maus angew„hlt werden, "BLANK AND
CANCEL" entspricht dabei dem triklinen System.
Unit Cell Die Eingabe der Achsenl„ngen unter p Axis lengths F2 q ist
p in ngstr”m q oder p in picometer q m”glich. Nach Auf-
rufen von p Axis lengths F2 q erscheint eine Dialogbox mit
Zahlenfeld, die mit der Maus ber das Zahlenfeld oder aber
- was meist schneller geht - ber die Tastatur bzw. den
rechten Zahlenblock bedient werden kann. Hierbei entspricht
die "Backspace"-Taste der Funktion <-, die "Return"- oder
"Enter"-Taste der Enter-Funktion und die "Delete"-Taste der
Clr-Funktion. Die New-Funktion, die einen Sprung zum Ein-
gabebeginn bewirkt, hat keine Entsprechung.
Die Auswahlbox zur Eingabe der Achsenwinkel unter
p Angles F3 q entspricht in Aufbau und Funktion der oben
beschriebenen.
Anmerkung: Wurde ein rechtwinkliges Achsensystem durch Wahl
des kubischen, tetragonalen oder orthorombischen Kristall-
systems festgelegt, erscheint die Winkelauswahlbox nur kurz
und zeigt die 90ø Eintr„ge an. Auch andere durch die
Symmetrieverh„ltnisse festgelegte Achsenl„ngen und -winkel
werden automatisch in die Auswahlboxen bertragen.
Frac.Coo. Die fraktionellen Koordinaten * 1E4 werden unter dem Men-
punkt Input F4 eingegeben. Bei Aufruf erscheint ein
Kontrollfenster mit den generierten Daten und eine Atom-
symbol-Leiste mit Mlleimer, Datei-Symbol und Schieber,
ber die die Eingabe erfolgt.
Die Eingabe beginnt mit der Auswahl eines Atom-Symbols mit
der Maus oder durch Best„tigung mit der "Return" oder
"Enter"- Taste, wenn der Mauspfeil ber einem Symbol steht.
Letzteres erm”glicht die schnelle Eingabe sortierter
Tabellen, da die Maus nach einem Durchlauf auf das Atom-
symbol des vorigen Eintrags gesetzt wird.
Anschliežend gelangt man in einen Schieber, der die horizon-
tale Mausposition in einen Zahlenwert wandelt. An den
R„ndern wird der Zahlenbereich um je 500 Skalenteile ver-
schoben, šbernahme erfolgt durch Mausklick. Schneller ist
die Eingabe des Zahlenwertes ber den rechten Zahlenblock:
Bei Eingabe der ersten Zahl wird der Schieber eingefroren,
die Zahl wird dann ber die Tastatur eingetippt und nach
eventueller Korrektur ber "Backspace" mit "Return" oder
"Enter" best„tigt. Negative Zahlen werden durch die Minus-
taste generiert ( dies entspricht der Multiplikation mit
*(-1), nicht einem Vorzeichen, und wirkt nur auf bereits
eingegebene Zahlen).
Nach Eingabe der x, y und z-Koordinaten eines Atoms werden
die Daten in das Kontrollfenster bertragen und ein erneuter
Durchllauf kann begonnen oder die Eingabe durch Anwahl des
Datei-Symbols beendet werden. šber den Mlleimer l„žt sich
das jeweils zuletzt eingegebene Koordinatentripel l”schen.
Achtung: Die Daten werden nach Beenden der Eingabe nicht
automatisch auf Diskette abgespeichert.
Erstellte oder geladene Daten k”nnen ber den Menpunkt
p Look F5 q in einem Fenster betrachtet werden.Um das
Men zu regenerieren muž das Fenster durch Mausklick in der
linken oberen Ecke geschlossen werden. Bindungsl„ngen lassen
sich analog ber den Menpunkt p Bond lengths F6 q in ein
Fenster bertragen. Zur Eingabe neuer Koordinaten k”nnen
die alten Daten ber den Menpunkt p Clear clr q gel”scht
werden.
Die ber das Men anw„hlbare Option p Switch tab q be-
wirkt ein Umschalten zwischen physikalischem und logischem
Bildschirm bei Graphikausgaben. Dies erm”glicht einen
flimmerfreien Bildaufbau (auf Kosten von etwas Rechenzeit).
Bei Grožbildschirmen sollte Switch tab jedoch nicht
aktiviert werden, da dies zum Absturz fhren k”nnte!
Daten im .3D oder einem beliebigen .TXT -Format werden ber
den Menpunkt p Read [Control]r q mit eventuellen
Bindungsinformationen eingelesen. Die Routine ist sehr
flexibel geschrieben und orientiert sich an dem h„ufig
verwandten SHELX-Format:
Die Zellparameter (Achsenl„ngen und -winkel) stehen am
Dateianfang. Es folgen die fraktionellen Koordinaten, an
die das Atomymbol angeh„ngt wird. Optional k”nnen Bindungs-
informationen und ein Kommentar am Schluž der Datei stehen.
Bis zu einer Dateigr”že von 32 Atomen werden die geladenen
Daten Zeile fr Zeile angezeigt. Gr”žere Datenmengen werden
als Block direkt in das Fenster bertragen (Zeitersparnis).
Im Chemograph-Plus .3D-Code werden die Daten inklusive
Bindungs- und Atomdarstellungsinformation ber p Save .3D q
p [C]d q abgespeichert. Nach Laden der Datei von
Chemograph-Plus aus muž lediglich zentriert und eingepažt
werden, wenn dies nicht in X-GINEER durch 'Centralize F9'
bereits erfolgte.
Speichern der Daten und Bindungsl„ngen als ASCII-Textdatei
zum Einlesen in Textverarbeitungsprogramme ist ber den
Menpunkt p Save .TXT [C]t q m”glich. Zus„tzlich zu den
Zellparametern und Koordinaten wird auch eine Tabelle mit
Bindungsl„ngen angeh„ngt, um Bindungsinformationen beim
Laden bernehmen zu k”nnen. Das Abspeichern der .3D und
.TXT-Dateien erfolgt mit automatischem Back up.
šber den Menpunkt p Print [C]p q lassen sich die
erstellten Daten mit Bindungsinformationen auch direkt
auf einem Drucker ausgeben.
Das Programm wird ber p Quit esc q verlassen.
Achtung: Es erfolgt keine Sicherheitsabfrage, nichtabge-
speicherte Daten gehen verloren.
Graphic Unter diesem Eintrag werden die Atomdarstellungs-
informationen fr die Graphik-Ebene generiert. Nach Aufruf
der Menpunkte
p Carbon [C]c Hydrogen [C]h Oxygen [C]o q
p Nitrogen [C]n Chlorine [C]l Bormine [C]b q
p X-Atom [C]x Y-Atom [C]y Z-Atom [C]z q
erscheint eine Auswahlbox mit einer Musterpalette, +/-/CR -
Feld und der aktuellen Atomdarstellung. Das Muster wird
durch Auswahl eines Feldes aus der Musterpalette mit der
Maus festgelegt, die Gr”že durch Anklicken der +/- Felder
ver„ndert und die Atomdarstellung ber das CR-Feld (fr
"Cursor Return") best„tigt. Die Ausgangskonfiguration kann
durch p Standard [C]s q wieder hergestellt werden.
šber den Menpunkt p Draw F7 q lassen sich die gerierten
Daten graphisch dargestellen. Die Zeichenebene enth„lt die
Eintr„ge
p X-GINEER Projectn. Options Stack q
mit den Unterpunkten:
X-GINEER Neben den geladenen Accessories ist p Home [C]Return q
aufgefhrt, wodurch man in das Hauptprogramm zurckgelangt:
Drehwinkel, Vergr”žerung und Bindungsinformationen werden
fr erneuten Aufruf zwischengespeichert.
Projectn. Beim šbergang in die Zeichenebene werden die aktuellen
Bindungsabst„nde berechnet, die Koordinaten orthonormiert
und zentriert. Je nach Datenmenge wird fr diese
Initialisierung beim ersten Aufruf einige Rechenzeit be-
n”tigt. Die Rechenzeit verkrzt sich stark, wenn Bindungs-
informationen aus der Datei geladen werden konnten oder
bereits ber 'Bond lenghts F6' generiert wurden.
Die Projektion der berechneten Koordinaten erfolgt dann
jeweils nach Drehung um die Winkel Phi und Theta (vgl.
Kugelkoordinaten). Die Einstellung der Drehwinkel l„žt
sich ber die Menpunkte
p Increase Phi -> -slightly [Shift]-> q
p Decrease Phi <- -slightly [S]<- q
p Increase Theta Þ -slightly [S]Þ q
p Decrease Theta v -slightly [S]v q
vornehmen, wobei das Inkrement Pi/12 entspr. 15ø, das
"Shift"-Inkrement Pi/60 oder 3ø betr„gt. Die Vergr”žerung
der Projektion kann ber die Menpunkte p Enlarge < q
und p Shrink > q festgelegt werden. Bei diesen Graphik-
operationen empfielt sich jedoch das Arbeiten ber die
Tastaturcodes (Pfeile) besonders.
Options Hierunter kann die Darstellungsform variiert werden:
p Framework f q => Gerst-Modell
p Ball and stick s q => Kugel-Stab-Modell
p Ball and spoke b q => Kugel-Sprossen-Modell
p Dotted spheres d q => Raumerfllungs-Modell
p Space filling p q => Kalotten-Modell
'Framework' ist am schnellsten und wird auch bei der
Initialisierung verwendet. Bei 'Ball and stick' kommen
perspektivisch sortierte Atomdarstellungen hinzu und bei
'Ball and spoke' sind auch die Bindungen perspektivisch
berdeckend dargestellt. Meist wird man in 'Framework' den
Drehwinkel und die Vergr”žerung festlegen und die Ver-
bindung dann als 'Ball and spoke'-Modell darstellen.
'Dotted spheres' und 'Space filling' sind durch die grožen
Fllfl„chen etwas zeitaufwendiger und sollen einen Eindruck
von der Raumausdehnung geben. Der 'Ball and stick'- und der
'Space filling'- Modus entspricht in etwa Darstellungsformen
in Chemograph-Plus.
šber p Numbering # q k”nnen die Atome (auch nichtge-
bundenene) nummeriert werden. šber p Symbols ^ q k”nnen
die Atomsymbole ausgegeben werden.
Bei den nicht perspektivisch verdeckenden Darstellungen
kann ber die p Axes | q -Option zus„tzlich ein molekl-
festes Schwerpunkts-Koordinatensystem eingeblendet werden.
Die p Switch tab q -Option ist identisch mit dem im
Hauptmen unter Frac.Coo. aufgefhrten Punkt.
Aužerdem ist eine einfache Druckroutine im Epson-Graphik-
druckmodus p EPSON¿plot ~ q vorhanden, die eine ver-
gr”žerte Hardcopy des Zeichenbereichs liefert.
Die im Stack befindlichen Daten k”nnen durch Anw„hlen des
p Trace mode | q laufend aktuell auf dem Drucker aus-
gegeben werden.
Stack p Press left mouse button to store: q
p Angles and bond length will appear q
Anklicken eines Atoms mit der linken Maustaste bertr„gt
die Atomnummer in die unterste Ebene [1] eines Stacks [1],
[2], [3], [4]. Solange die Maustaste gedrckt bleibt, ist
in der linken oberen Bildschirmecke ein Fenster sichtbar,
das den Diederwinkel [1], [2], [3], [4] (ohne Vorzeichen),
den Bindungswinkel [1], [2], [3] und die Bindungsl„nge [1],
[2] anzeigt.
Im Stack sind alle Atome (auch nichtgebundene) in be-
liebiger Reihenfolge speicherbar, ein bereits gespeichertes
Atom wird jedoch nicht erneut aufgenommen (es erscheint
kein Fenster).
Anmerkung: Wird das in der untersten Ebene gespeicherte
Atom erneut angeklickt, so wird das Fenster erneut gezeigt,
ohne daž die Atomnummer in den Speicher geschrieben wird.
Neben dem Durchmessen der Verbindung, erlaubt der Stack
auch eine "Entderivatisierung" z.B. durch Austausch einer
Phenylsemicarbazono-Gruppe gegen eine Oxo-Funktion (etwa
die aus dem Semicarbazon): [4]: C, [3]: O, [2]: C, [1]: N
und Aufruf der Funktion p Substitute |4-3|->|2-1| [A]s q.
Vordefiniert sind die Bindungsl„ngen C-H (1.12 ), O-H
(0.97 ) und C=O (1.20 ) der Ebenen [4], [3] beim Aufruf
p Substitute |C-H|->|2-1| [A]c q ,
p Substitute |O-H|->|2-1| [A]h q ,
p Substitute |C=O|->|2-1| [A]o q .
H„ufig findet man in der Literatur aufgrund eines
Symmetriezentrum i nicht alle Koordinaten angegeben. Mit
der Funktion p Inversion i( «|2-1|)-> [A]i q lassen
sich dann die redundanten Koordinaten generieren, wobei
das Inversionszentrum durch Eingabe eines Punkt/Bild-Paares
in die Ebenen [1] und [2] des Stacks festgelegt wird.
šber p Purge Atom ª(|1|)-> [A]p q l„žt sich das Atom in
der Ebene [1] entfernen, ber p Bond Atoms Þ(|2-1|)-> q
p [A]b q bzw. p Erase Bond ª(|2-1|)-> [A]e q Bindungen
zwischen den Atomen der Ebenen 1 und 2 setzen bzw. ent-
fernen.
Anmerkung: Bis auf die Bindungsfunktionen wirken diese
Operationen auch auf die Koordinaten im Hauptmen, die
ber 'Look F5' betrachtet werden k”nnen.
Manipul. Zurck im Hauptmen verbleiben noch drei Menpunkte:
šber p Orthonormalize F8 q werden die fraktionellen
Koordinaten auf ein rechtwinkliges Koordinatensystem der
Einheit 1 umgerechnet. Auch hierbei werden die Ausgangs-
koordinaten berschrieben und k”nnen ber 'F5' betrachtet
und ber '[C]d' bzw. '[C]t' abgespeichert werden.
p Centralize F9 q bewirkt zus„tzlich zur Orthonormierung
die Umrechnung auf Mittelpunktskoordinaten.
Andere Programme lassen sich - bei ausreichendem Speicher-
platz - ber p Execute [C]e q von X_GINEER aus starten.
Im Ordner X_GINEER.507 stehen die folgenden .TXT und .3D-Beispieldateien:
Ordner/Datei Verbindung
============== ==========================================================
ALICYCL------ ----------------------------------------------------------
CYCL08EN trans-Cycloocten [3]
CYCL08ON Cyclooctanon [5]
CYCL10ON Cyclodecanon [6]
CYCL11ON Cycloundecanon [7]
CYCL14ON Cyclotetradecanon [8]
CYCL15ON Cyclopentadecanon (Exalton¾) [4]
SKELETON----- ----------------------------------------------------------
NOBORNEN Norbornen [2]
CEDROL (+)-Cedrol [9]
LONGIFEN Longifolen [10]
EPILABDN (-)8à,12-Dihydroxy-13,14,15,16-tetranor-9-epilabdan [11]
TOPOLOG------ ----------------------------------------------------------
CATENAN8 Selbstassoziierendes [3]-Catenan [12] (CCDC)
ROTAXAN5 In [12] nicht abgebildetes [2]-Pseudorotaxan (CCDC)
============== ==========================================================
Quick Start Fr einen schnellen Einstieg eignet sich Norbornen:
p [C]r q \SKELETON\NOBORNEN.TXT p F7 q
und zu einer interessanten Projektion gelangt man durch
3x p < (gr”žer als) q , 10x p Þ (Pfeil-hoch) q ,
2x p <- (Pfeil-links) q und p b q ...
Literatur: [1] D. Seebach, Angew. Chem. 1990, 102, 1363-1409.
[2] O. Ermer et. al., Angew. Chem. 1989, 101, 1298-1301.
[3] O. Ermer et. al., Acta Cryst. 1982, B38, 2200-2206.
[4] J. Kroon et al., Acta Cryst. 1979, B35, 1858-1861.
[5] P. Groth, Acta Chem. Scand. A 1981, 35, 117-121.
[6] P. Groth, Acta Chem. Scand. A 1976, 30, 294-296.
[7] P. Groth, Acta Chem. Scand. A 1974, 28, 294-298.
[8] P. Groth, Acta Chem. Scand. A 1975, 29, 374-375.
[9] V. Amirthalingam, Acta Cryst. B 1972, 28, 1340-1345.
[10] J.C. Thierry, Acta Cryst. B 1972, 28, 3249-3257.
[11] G. Bernardinelli, Acta Cryst. C 1985, 41, 746-749.
[12] J.F. Stoddart, Angew. Chem. 1991, 103, 1052-1061.