Cambridge Structural Database CSD

Cambridge Structural Database

CSD Slimane Dahaoui

Ecole Cristallographie 10 - 15 septembre 2006

slimane.dahaoui@lcm3b.uhp-nancy.fr

LCM3B (UMR UHP -CNRS 7036)Faculté des Sciences et TechniquesBP 239, Boulevard des Aiguillettes

54506 Vandoeuvre-lès-Nancy CEDEX

Brève Présentation de la CSD

Informations contenues dans la CSD

Logiciels d'interrogation de la base CSD

ConQuest

Procédure de recherche

Programme d’analyse: Mercury

Autres Logiciels de visualisation

Exemple : recherche + visualisation

Exemples : recherche + analyse

Cambridge Crystallographic Data Centre CCDC: crée en 1965 par le Dr Olga Kennard du Department of Organic, Inorganic and Theoretical Chemistry of the University

of Cambridge (UK Research Councils) Compilation de structures organiques et organo-métalliques

HistoriqueHistorique

01/01/89 la CCDC institution non lucrative indépendante Commission internationale de spécialistes

CCDC institution reconnue par la loi Anglaise (Registered Charity Number 800579) Enseignement, formation par la recherche, PhD

Mission: Création de la Cambridge Structural Database Conception de nouveaux produits scientifiques (logiciels) Diffusion de ces produits à l’échelle internationale Financement de la Recherche Scientifique Recherche fondamentale et Applications industrielles

Dr David Hartley (1997-2002) Dr Frank Allen Directeur de la CCDC depuis le 1er Octobre 2002

+ Directeur Scientifique de la CCDC

Développement Robin TaylorAdministation & Finances Steve SalisburyAssistance technique Owen JohnsonRecherche Sam MotherwellAssistante Scientifique & Marketing John W. Liebeschuetz

Distribution de la CSDPays Académique IndustrielAustralie 23 -Belgique 8 2Canada 30 -Chine 6 -France 53 7Allemagne 63 14Inde 12 -Israël 20 -Italie 37 5Japon 94 24Mexique 13 -Hollande 4 1Pologne 40 -Russie 62 -Espagne 46 1UK 41 17USA 267 51… … …… … …63 980 124

Evolution de la CSD350 000 structures

350000 composés analysés par Rayons-X et /ou neutrons

Logiciels d'interrogation de la base CSD

ConQuestnouvelle interface pour la CSD

VISTAanalyses statistiques

Mercuryvisualisation de structures

Rplutovisualisation de structures

et graphiques

DBUsebase de publications

IsoStarbase d’interactions intermoléculaires

DASHDiffraction sur poudre

Mogulvisualisation et statistiques

Inist web site : http://www.inist.frDistribution + Utilisation Online

CCDC web site : http://www.ccdc.cam.ac.uk

• The Cambridge Structural Database, Version 5.27, 2005/2006 • Version 5 CSD System Software (ConQuest, Mercury, Vista and Mogul) pour UNIX• ConQuest 1.8 pour UNIX & Windows (95/98/Me/2000/NT 4.x )• ConQuest 1.8 pour Silicon Graphics IRIX, Sun Solaris, IBM AIX 4.3, Linux

Chemical Database Service

http://cds.dl.ac.uk/

CristallographieChimie OrganiqueSpectroscopieChimie-PhysiqueLogicielsLiens

ConQuest

Recherche de structures chimiques contenues dans la CSD Recherche par géométrie (forme, liaisons, angles, torsion,…)Recherche par liaisons intermoléculaires (contacts)Recherche par auteur, composé, ...

Molécule / fragment

garder / exclure ??

Sauvegarde

Sauvegarde

Sauvegarder le résultat de la rechercherecherche1.cqs

ouvrir la recherche1.cqs

Types de fichiers à sauvegarder

Formats utilisés fréquemment

Format CIF: Crystallographic Information File

data_chapm _chemical_formula_sum 'C22 H27 Cl O10'

loop_ _symmetry_equiv_pos_as_xyz 'x, y, z' '-x+1/2, -y, z+1/2' '-x, y+1/2, -z+1/2' 'x+1/2, -y+1/2, -z' _cell_length_a 10.8814(4) _cell_length_b 11.7790(4) _cell_length_c 19.0447(8) _cell_angle_alpha 90.00 _cell_angle_beta 90.00 _cell_angle_gamma 90.00 _cell_volume 2441.00(16)

loop_ _atom_site_label _atom_site_type_symbol _atom_site_fract_x _atom_site_fract_y _atom_site_fract_z _atom_site_U_iso_or_equiv _atom_site_adp_type _atom_site_occupancy _atom_site_symmetry_multiplicity _atom_site_calc_flag _atom_site_refinement_flags

Cl1 Cl 0.7638(2) 0.3347(2) 0.83277(14) 0.1348(11) Uani 1 1 d . . . O7 O 0.8123(3) -0.1396(3) 0.67267(16) 0.0491(9) Uani 1 1 d . . . O6 O 1.0272(4) -0.3566(3) 0.82461(18) 0.0607(10) Uani 1 1 d . . . O2 O 0.6954(3) 0.0461(3) 0.62964(19) 0.0570(10) Uani 1 1 d . . . O5 O 0.8902(5) -0.2155(3) 0.8104(2) 0.0785(14) Uani 1 1 d . . . O4 O 0.7249(4) -0.2741(3) 0.5512(2) 0.0677(12) Uani 1 1 d . . . C17 C 0.9024(5) -0.2275(4) 0.6846(3) 0.0514(13) Uani 1 1 d . . . H17 H 0.9838 -0.1927 0.6894 0.062 Uiso 1 1 calc . . .

Coordonnéesfractionnaires

Format PDB: Original PDB Format

CRYST1 10.881 11.779 19.045 90.00 90.00 90.00SCALE1 0.091900 0.000000 0.000000 0.000000SCALE2 0.000000 0.084897 0.000000 0.000000SCALE3 0.000000 0.000000 0.052508 0.000000ATOM 1 CL1 0 8.311 3.943 15.860 1.000 10.64ATOM 2 O7 0 8.839 -1.645 12.811 1.000 3.88ATOM 3 O6 0 11.178 -4.201 15.704 1.000 4.79ATOM 4 O2 0 7.567 0.543 11.991 1.000 4.50ATOM 5 O5 0 9.687 -2.538 15.433 1.000 6.20ATOM 6 O4 0 7.888 -3.229 10.498 1.000 5.35ATOM 7 C17 0 9.820 -2.680 13.038 1.000 4.06ATOM 8 H17 0 10.705 -2.270 13.130 1.000 4.87

Coordonnées orthogonales

Format SHELX: Simulated SHELX.res File (.ins)

TITL chap in P2(1)2(1)2(1)CELL 0.71073 10.8814 11.7790 19.0447 90.000 90.000 90.000ZERR 4.00 0.0004 0.0004 0.0008 0.000 0.000 0.000LATT -1SYMM 0.5-X, -Y, 0.5+ZSYMM -X, 0.5+Y, 0.5-ZSYMM 0.5+X, 0.5-Y, -ZSFAC C H O CLUNIT 88 108 40 4

CL1 4 0.763820 0.334719 0.832770 11.00000 0.11832 O7 3 0.812289 -0.139644 0.672671 11.00000 0.05766 O6 3 1.027233 -0.356649 0.824605 11.00000 0.07399 O2 3 0.695421 0.046089 0.629644 11.00000 0.06006 O5 3 0.890204 -0.215452 0.810376 11.00000 0.12728 O4 3 0.724869 -0.274135 0.551237 11.00000 0.07804 C17 1 0.902449 -0.227503 0.684608 11.00000 0.05965 H17 2 0.983824 -0.192717 0.689435 11.00000 -1.20000

HKLF 4END

Coordonnéesfractionnaires

Visualisation 3D de chaque structure

Mercury

Visualisation et Manipulation de structures à 3D Projection suivant une direction Localisation et affichage des liaisons hydrogènes Empilement atomique Mesures géométriques :

Distances Angles Plans moyens

Successeur du Programme PLUTO

!! Problème de visualisation 3D pour la CSD et Mercury !!

http://www.ccdc.cam.ac.uk/prods/mercury/index.html

Installer le programme Mercury sur votre PC (plus rapide)

Autres Logiciels de visualisation

Ortep-III pour Windows (32-bit executable) + Interface POV-Ray Windows (95/98/NT/ME/2000/XP) - Version 1.075 (10 juillet 2002)

http://www.chem.gla.ac.uk/~louis/software/ortep3/index.html

Formats : SHELX (.res / .ins), GX, CIF, SPF, CRYSTALS, CSSR-XR, CSD-FDAT,

GSAS, Sybyl MOL, XYZ, PDB, Rietica-(LHPM) et Fullprof.

http://www.cryst.chem.uu.nl/platon/

PLATONWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP) & Unix

Formats : SHELX (.res / .ins), CIF

http://www.chem.gla.ac.uk/~louis/software/struplo/index.html

STRUPLOWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP)

Formats : SHELX (.res / .ins), GX, CIF, SPF, CRYSTALS, CSSR-XR, CSD-FDAT,

GSAS, Sybyl MOL, XYZ, PDB, Rietica-(LHPM) et Fullprof.

SCHAKALWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP), Unix, Linux

Formats : SHELX (.res / .ins), CSD, ICSD, PDB, et CIF

http://www.krist.uni-freiburg.de/ki/Mitarbeiter/Keller/index.html

http://www.umass.edu/microbio/rasmol/

RasMolWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP), Unix, Linux

Format : PDB

http://www.chem.gla.ac.uk/~louis/software/wingx/index.html

WinGXWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP), Unix, Linux

CAMERON ORTEP RasMoL POV-Ray

+ autres programmes d’analyse/affinements de structuresSHELX, SIR, ABSORB, ...

WebLab Viewer / ViewerProWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP)

Formats : MSV, PDB, MOL, CAR, CSD, MOL2, MSF, MSI, CPD, CHM, CIF, XYZ, SKC, GRD, WVC

http://www.accelrys.com/weblab/viewer/activex.html

http://pymol.sourceforge.net/

PyMolWindows (95 /98 /ME /NT /2000 /XP), MaC, Linux

Format : PDB

Sites Web intéressants

http://www.ccp14.ac.uk/mirror/mirror.htm

http://www.iucr.org/sincris-top/logiciel/

http://www.chem.gla.ac.uk/~louis/software/

http://www.accelrys.com/about/msi.html

http://www.iumsc.indiana.edu/graphics/graphics.html

http://cds.dl.ac.uk/

http://www.lcm3b.uhp-nancy.fr/

IsoStarbase d’interactions intermoléculaires / drug design

Données expérimentales et théoriques à partir de Cambridge Structural Database (CSD)

Brookhaven Protein Data Bank (PDB)

Calculs d’orbitales moléculaires

distribution des groupements O-H autour d’une liaison peptide

distribution d’atomes C, H, N, O et S

autour de la molécule « uracil »

DBUsebase de publications scientifiquesutilisants les produits de la CSD

VISTAAnalyses Statistiques

Exemple 1

1- Recherche dans la CSDà sauvegarder distance: Fe-Xdéfinir plan moyen des 4 atomes Nsauvegarder la distance (plan-Fe)

2- VISTAHistogramme de Fe-X

3- idem pour Fe en coordination 6

Porphyrine

Fe

X

Fe: coordination 5X: atome quelconque

Exemple 2: Interactions intermoléculaires

1- Recherche dans la CSDdistances O…H et O…Nangles O…H-N et C-O…H

2- VISTAHistogramme : O…H et O…NO…H en fonction de O…H-N (scattergram)

N coordination 3liaisons intermoléculaires < 2.1 Å

O

C

C

C

HC

N

C

S─S 2.0472(4) Å

C─S─S─C 75.18(5) °

S─S 2.039(2) Å

C─S─S─C 75.5 (2.5) °

CSD 166 structures

C─S─S─C 0°

S─S Liaison longue (répulsion)

Angle entre le plan contenant paires libres du S et le vecteur S…S

Angle entre le plan passant par S, S et Cet la projection du vecteur S…S sur le plan contenant les paires libres de S

Hybridation sp3 = 0° et = ± 120°

CSD notre étude

= 37° et = ± 160°

= 35° et = -163°

> 0 et < 0 S…S contact < rayon de van der Walls+ S…S // S─S

Étude statistique réalisée sur la liaison N ─ H···π

H

N

Hcen

CNHN

H

NHCen

Normale NCen

HPLAN

C

χ

H

Normale au plan

CN

CNH2

Critères de recherche: C cyclique NHCen supérieur à 130° Hcen allant de 2.45 Å à 2.9 Å HPLAN allant de 2.45 Å à 3.2 Å

35 entrées obtenues dans la « Cambridge Crystallographic Data Bank », version 1.5 mise à jour en Novembre 2002

NH2NH2

Benzidine

Résultats de l’étude statistique réalisée sur la liaison N ─ H···π

H

N

Hcen

HN

Normale NCen

HPLANχ

La benzidine comporte les distances les plus courtes. C’est donc dans ce composé que les liaisons hydrogène faibles sont les plus « fortes ».

Les interactions du type N ─ H···π ont tendance à placer à la verticale du cycle les atomes H, donc à minimiser la distance H – accepteur.

Dans la grande majorité des cas, les atomes d’azote des groupes amines sont de forme pyramidale : Ceci est du au fait que la force du donneur dépend de son hybridation,plus l’hybridation est élevée, plus l’atome est un donneur faible et donc plus les distances le séparant de l’atome accepteur sont grandes.

Merci