Brevet FR2568392A1 — publié le 19860131

La présente invention concerne les techniques de représentations scientifiques visuelles et se rapporte plus précisément à un modèle tridimensionnel de structure moléculaire. L'invention peut être utilisée notamment dans les recherches scientifiques ou dans l'enseignement pour la représentation dans l'espace de la structure moléculaire des corps et de leurs transformations. L'invention est applicable en particulier au décodage et à l'interprétation des données initiales des recherches cristallographiques sur les composés, ainsi que dans la mise en évidence de leurs états structuraux les plus probables. Les modèles tridimensionnels de structuresmolé- culaires, qui sont constitués de sphères à surfaces tronquées réunies entre elles par des moyens d1assem- blage offrent des avantages sur les modèles dits "squelettes" qui sont formés par des tiges réunies entre elles sous des angles variés. Le matériau dense des modules permet, lors de la simulation des différents états conformationnels de la structure moléculaire à l'aide des modèles tridimensionnels, de ne pas altérer les proportions correctes entre les rayons de Van der Waals et les rayons covalents. Le contact intime suivant les lignes dsintersection des sphères garantit dans ces modèles une simulation fidèle des angles entre les directions des valences et les directions des liaisons chimiques simulées. On connaît déjà un modèle tridimensionnel de structure moléculaire, qui se compose de modules en matière plastique pleins, avec des orifices cylindriques pour la fixation desdits modules. Les éléments d'assemblage sous forme de tiges comportent des bossages, tandis qu'à la surface des orifices sont réalisés des creux correspondants (brevet Etats-Unis dAmérique nO 3 452 452, classe nationale 35-18, 1969). Les orifices des modules de tels modèles comportent des bords aigus qui n'assurent pas l'ajustement légèrement dur des tiges. En outre, les modèles de ce genre ne peuvent être utilisés pour des recherches nécessitant l'utilisation de rayons X, car ces derniers traversent aisément la matière plastique. On connaît également un modèle tridimensionnel de structure moléculaire, qui comporte des modules en matière plastique dont chacun représente un atome de la structure moléculaire simulée. Les modules ont une forme sphérique, hémisphérique, ellipsoldale ou polyédrique dont des parties de la surface peuvent être tronquées. Les éléments d'assemblage des modules, destinés à être introduits dans des logements desdits modules, ont une surface identique à celle de ces logements. Par exemple, ils peuvent avoir la forme de deux troncs de cône réunis par leur plus grande base. A la surface extérieure des cônes sont prévues des rainures qui, lors de l'assemblage des modules, entrent en prise avec des saillies échelonnées pratiqués dans les logements des modules (brevet Etats-Unis d'Amérique nO 3 170 246, classe 35-18, 1965). Les tiges d'assemblage peuvent être aussi de forme cylindrique Toutefois, les modèles de ce genre ne peuvent, eux non plus, être utilisés dans les recherches avec utilisation simultanée de rayons X, étant donné que les modules et tiges d'assemblage sont réalisés en matière plastique facilement traversée par les rayons X, autrement dit, le modèle ne peut être utilisé pour la détermination précise des coordonnées atomiques et des liaisons chimiques simulées, ni pour sa comparaison quantitative avec les densitogrammes des électrons. On s'est donc proposé de créer un modele tridimensionnel de structure moléculaire permettant d'en obtenir un radiogramme. La solution au problème ainsi posé consiste en ce que le modèle tridimensionnel de structure moléculaire, du type comportant des modules en matière plastique dont chacun représente un atome de la structure moléculaire à simuler, et qui sont réunis entre eux par des éléments d'assemblage de forme cylindrique introduits dans les logements de chaque module et dont la forme correspond à celle de l'élément d'assemblage, est caractérisé suivant l'invention, en ce que chaque module en matière plastique comporte en son centre un élément en forme de sphère ou de partie de sphère, chacun desdits éléments d'assemblage comportant en outre une pièce d'insertion disposée le long de son axe longitudinal, ledit élément sphérique et ladite pièce d'insertion étant exécutés en une matière de contraste opaque aux rayons X, et permettant obtenir, sur la radiographie du modèle, l'image des centres des modules en matière plastique et une simulation des liaisons chimiques de la structure moléculaire à simuler. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mieux compris à la lecture de la description qui va suivre d'un mode non limitatif de réalisation de celle-ci, avec références au dessin unique annexé dans lequel - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'une partie d'un modèle tridimensionnel conforme à l'invention - la figure 2 représente un module du modèle tridimensionnel conforme à l'invention, en coupe partielle - la figure 3 représente un élément d'assemblage du modèle tridimensionnel conforme à l'invention (vue en coupe partielle) - la figure 4 est une radiographie d'un modèle tridimensionnel suivant l'invention - la figure 5 est un diagramme de détermination des coordonnées atomiques - la figure 6 est un schéma de comparaison d'une carte, obtenue avec utilisation d'une matière de constraste aux rayons X, de densité des électrons de la molécule et d'une radiographie du modèle tridimensionnel. Le modèle tridimensionnel de structure moléculaire comporte des modules en matière plastique 1 réunis entre eux (figures 1 et 2) et dont chacun représente un atome de la structure moléculaire à simuler. Les modules 1 sont réalisés notamment sous forme d'hémisphères, de polyèdres, d'ellipsoïdes, etc, qui peuvent comporter des surfaces tronquées. Le rayon du module correspond au rayon deVan der Waals de l'atome, alors que la distance du centre du module à la surface de troncaturè de celui-ci correspond au rayon covalent de l'atome. Les modules 1 sont réunis entre eux par des éléments d'assemblage (figure 3) qui sont des tiges cylindriques 2 à la surface desquelles sont réalisés des renflements 3 et des creux 4 qui confèrent à la surface une forme que llon peut qualifier d'ondulée. Chaque module 1 (figures 1,2) comporte des trous sous forme de logements 5 à la surface desquels sont réalisés des renflements et des creux identiques à ceux des éléments d'assemblage. Chaque module 1 comporte en son centre un élément 6 (figure 2) de préférence en forme de sphère ou d'une partie de sphère, tandis que chaque tige 2 aune pièce d'insertion 7 (figure 3) disposée le long de son axe longitudinal. L'élément 6 et la pièce d'insertion 7 sont cons titués d'une matière de contraste opaque aux rayons X, par exemple en métal. Lorsqu'on exécute une radiographie, par un procédé connu quelconque, d'un modèle tridimensiqnnel réalisé comme représenté sur la figure 1, on obtient, outre ses contours extérieurs 8 (figure 4), les images 9,10 des eléments 6 (figure 2) et des pièces d'insertion 7 (figure 3), respectivement, les images 9 (figure 4) simulant les centres des atomes, et les images 10, les liaisons chimiques. il est commode de disposer la radiographie obtenue dans un système d'axes de coordonnées XYZ (figure 5), ce qui permet de déterminer les coordonnées des atomes. Les dimensions géométriques des éléments 6 et des pièces d'insertion 7 doivent être relativement faibles afin de ne pas compromettre la précision des points de repère des mesures et pour que les différents éléments ne s'obscurcissent pas mutuellement dans une trop grande mesure. il est aussi possible d'utiliser le modèle revendiqué pour améliorer la précision des analyses radiocristallographiques des structures moléculaires, pour la comparaison de sa radiographie avec le diagramme 11 des densités des électrons (figure 6) de la molécule. Ainsi, l'invention revendiquée permet de. créer un modèle de structure moléculaire présentant à la fois les avantages d'un modèle tridimensionnel et d'un modèle squelette. L'invention permet de déterminer d'une manière plus préciser les coordonnées atomiques et les directions des liaisons chimiques simulées. Les modèles revendiqués permettent les altérations fréquemment observées des rayons de Van der Waals et des rayons covalents, ainsi que des angles entre les directions de valences. L'invention étend sensiblement le domaine d'applications des modèles tridimensionnels en permettant de les utiliser largement dans les recherches scientifiques en cristallographie, en biologie moléculaire, en biochimie et dans d'autres domaines de la science, pour l'étude de la constitution et des transformations structurales des corps. REVENDICATION Modèle tridimensionnel de structure moléculaire du type comportant des modules en matière plastique (1) dont chacun simule un atome de la structure moléculaire à simuler et qui sont réunis entre eux par des éléments d'assemblage (2) de forme cylindrique introduits dans des logements (5) prévus dans chaque module (1) et dont la forme correspond à celle de l'élément d'assemblage (2), caractérisé en ce que chaque module en matière plastique (1) comporte en son centre un élément (6) en forme notamment de sphère ou d'une partie de sphère, chacun des éléments d'assemblage (2) contenant une pièce d'insertion (7) disposée le long de son axe longitudinal, l'élément sphérique (6) et la pièce d'insertion (7) étant constitués d'une matière de contraste opaque aux rayons X et permettant d'obtenir sur la radiographie du modèle des images (9,10) des centres des modules en matière plastique et une simulation des liaisons chimiques de la structure moléculaire à simuler.