LSD
Logic for Structure Determination

Introduction

LSD est disponible en versions prêtes à l'emploi. Une procédure spécifique d'installation est incluse.

Le logiciel LSD ( téléchargez les sources) est un logiciel libre distribué sous license GPL.
En voici le manuel d'utilisation .


La version courante est 3.4.11. Dernière modification : 10 mai 2020.

Voir le fichier d'historique. (en anglais).
Le fichier d'historique contient des liens sur les anciennes versions de LSD.


Vous trouverez aussi une brève introduction à l'analyse structurale organique et un exemple d'utilisation de LSD.

CASA est un logiciel de validation automatique de structure. Il est basé sur l'attribution des déplacements chimiques à partir des données de RMN 1D et 2D.

PyLSD est une couche au dessus du logiciel LSD. PyLSD permet de traiter des problèmes que LSD ne sait pas résoudre, ceux dans lesquels le statut des atomes n'est pas défini de manière précise.

Envoyer vos questions, remarques et suggestions à : jm.nuzillard@univ-reims.fr
Vous pouvez aussi me faire savoir si voulez (ou non) être tenu informé(e) des nouveautés.

D'autres logiciels libres pour la chimie sont disponibles sur le site linux4chemistry.

Retrouvez LSD sur linkedin

Description

Le but du programme LSD est de déduire toutes les structures moléculaires planes d'une substance organique qui sont compatibles avec un ensemble de données spectroscopiques. La construction des structures repose sur des informations de connectivité déduites de données de RMN 2D, sans faire référence à une base de données de déplacement chimique. Des molécules comportant jusqu'à 50 atomes (hydrogènes exceptés) ont été étudiées par le programme LSD.

Le protocole expérimental requis par le programme LSD nécessite l'enregistrement des spectres de RMN 1D du proton et du 13C, ainsi que des spectres 2D de corrélation des déplacements chimiques homonucléaires COSY et hétéronucléaire HMQC (ou HSQC) et HMBC.

Le statut de chaque atome doit être décrit et comprend le nom de l'élément chimique, l'état d'hybridation (sp3, sp2 ou sp), le nombre d'atomes d'hydrogène portés et la charge électrique formelle. Cette partie des données est généralement facile à écrire pour les atomes de carbone. La connaissance de la formule brute du composé étudié permet à l'utilisateur de définir le statut des hétéroatomes.

Des liaisons carbone-carbone sont aisément déduites par le programme LSD à partir des données de type COSY et HMQC. L'association des données des spectres HMQC et HMBC fournit un ensemble de paires d'atomes de carbones (repérés par leur déplacement chimique) qui sont, soit directement liés, soit liés à un atome commun qui peut a priori être tout autre atome de la molécule. Cette contrainte est relativement faible et ouvre un vaste espace de possibilités à explorer. Cependant, les contraintes imposées par le statut des atomes et d'autres fournies par l'utilisateur réduisent considérablement le nombre de solutions. La liste des voisins possibles d'un atome peut être restreinte afin de prendre en compte des considérations triviales de déplacement chimique ou de multiplicité des signaux de RMN du proton. Par exemple, il est possible de forcer un 13C à 70 ppm à avoir un voisin de type hétéroatome. L'utilisateur est seul responsable de l'introduction de telles contraintes. Des informations contradictoires conduisent le programme à ne fournir aucune solution.

La faible résolution des spectres HMQC et HMBC dans le domaine des déplacements chimiques des 13C cause des ambiguïtés d'interprétation. Il est possible dans LSD de définir des groupes de résonances. Ainsi, une corrélation ambiguë est nécessairement causée par un membre du groupe. La possibilité de traiter ce type de cas est indispensable à la résolution de problèmes réels.

Les solutions trouvées peuvent être triées par un filtre de sous-structures. Une sous-structure est donnée comme liste d'atomes et de liaisons. Le statut des atomes n'est pas fixé de manière rigide. Les structures qui violent de manière évidente la règle de Bredt (pas de double liaison en tête de pont de système bicyclique de faible taille) sont éliminées par algorithme non-énergétique.

Les données d'un problème sont codées par l'utilisateur dans un fichier texte. Les solutions sont aussi stockées dans un fichier texte. Un programme auxiliaire "outlsd" convertit le format de structure "passe-partout" en fichiers de coordonnées 2D, en chaînes SMILES, en coordonnées 3D (fantaisistes en l'absence de données stéréochimiques). Les coordonnées 2D sont traduites soit en dessins Postscript soit au format ".sdf" (SDF) accepté par des logiciels commerciaux.

L'exécution du programme est contrôlée par des commandes spécifiques. Il est possible de :

Des dizaines de structures ont été étudiées par le programme LSD, essentiellement dans le domaine des terpènes et des alcaloïdes. Les publications relatives à LSD concernent soit le principe soit les applications à l'élucidation de structures originales.

Bibliographie

J.-M. Nuzillard and G. Massiot.
Computer aided spectral assignment in nuclear magnetic resonance spectroscopy.
Analytica Chimica Acta 1991, 242, 37-41.

J.-M. Nuzillard and G. Massiot.
Logic for Structure Determination.
Tetrahedron 1991, 47, 3655-3664.

J.-M. Nuzillard.
A quick method for the automatic detection of anti-Bredt structures.
J. Chem. Inf. Comput. Sci., 1994, 34, 723-724.

S. V. Ley, K. Doherty, G. Massiot and J.-M. Nuzillard.
Connectivist approach to organic structure determination. LSD-program assisted NMR analysis of the insect antifeedant azadirachtin.
Tetrahedron 1994, 50, 12267-12280.

J.-M. Nuzillard, W. Naanaa, and S. Pimont.
Applying the constraint satisfaction paradigm for structure generation.
J. Chem. Inf. Comput. Sci., 1995, 35, 1068-1073.

G. Almanza, L. Balderama, C. Labbé, C. Lavaud, G. Massiot, J.-M. Nuzillard, J. D. Connolly, L. J. Farrugia, and D. S. Rycroft.
Clerodane diterpenoids and ursane triterpenoid from Salvia haenkei.
Computer-assisted structural elucidation.
Tetrahedron, 1997, 53, 14719-14728.

J.-M. Nuzillard.
Détermination assistée par ordinateur de la structure des molécules organiques.
J. Chim. Phys. 1998, 95, 169-177.

G. Massiot, C. Lavaud, and J.-M. Nuzillard.
Structure elucidation of plant secondary products. Chemical from plants. Perspectives on plant secondary products.
Imperial College Press, 1999, pp. 187-214.

J.-M. Nuzillard, J. D. Connolly, C. Delaude, B. Richard, M. Zèches-Hanrot, and L. Le Men-Olivier.
Computer-assisted structural elucidation. Alkaloids with a novel diaza-adamantane skeleton from the seeds of Acosnium panamense (Fabaceae).
Tetrahedron 1999, 55, 11511-11518.

D. Mulholland, M. Randrianarivelojosia, C. Lavaud, J.-M. Nuzillard, and S. L. Schwikkard.
Limonoid derivatives from Astrotrichilia voamatata.
Phytochemistry 2000, 53, 115-118.

D. Mulholland, S. L. Schwikkard, P. Sandor, and J.-M. Nuzillard.
Delevoyin C, a tetranortriterpenoid from Entendophragma delevoyi.
Phytochemistry 2000, 53, 465-468.

J.-M. Nuzillard.
Automatic structure determination of organic molecules: principle and implementation of the LSD program.
Chinese Journal of Chemistry 2003, 21, 1263-1267.

D. A. Mulholland, A. Langlois, M. Randrianarivelojosia, E. Derat, J.-M. Nuzillard.
The structure elucidation of a novel derivative from Tachiadenus longiflorus (Gentianaceae) using the LSD programme and quantum chemical computations.
Phytochemical analysis 2006, 17, 87-90.

J.-M. Nuzillard, V. P. Emerenciano.
Automatic structure elucidation through data dase search and 2D NMR spectra analysis.
Natural Product Communications 2006, 1, 57-64.

A. Toribio, A. Bonfils, E. Delannay, E. Prost, D. Harakat, E. Hénon, B. Richard, M. Litaudon, J.-M. Nuzillard, J.-H. Renault.
Novel seco-Dibenzopyrrocoline Alkaloid from Cryptocarya oubatchensis.
Organic Letters 2006, 8, 3825-3828.

D. A. Mulholland, M. K. Langat, N. R. Crouch, H. M. Coley, E. M. Mutambi, J.-M. Nuzillard.
Cembranolides from the stem bark of the southern African medicinal plant, Croton gratissimus (Euphorbiaceae).
Phytochemistry 2010, 71, 1381-1386.

B. Plainchont, J.-M. Nuzillard, G. V. Rodrigues, M. J. P. Ferreira, M. T. Scotti, V. P. Emerenciano.
New improvements in automatic structure elucidation using the LSD (Logic for Structure Determination) and the SISTEMAT expert systems.
Natural Product Communications 2010, 5, 763-770.

B. Plainchont, V. P. Emerenciano, J.-M. Nuzillard.
Recent advances in the structure elucidation of small organic molecules by the LSD software.
Magn. Reson. Chem. 2013, 51, 447-453.

J.-M. Nuzillard.
Automated Interpretation of NMR Spectra for Small Organic Molecules in Solution.
eMagRes 2014, 3, 287-293.

J. Hubert, S. Chollet, S. Purson, R. Reynaud, D. Harakat, A. Martinez, J.-M. Nuzillard, J.-H. Renault.
Exploiting the Complementarity between Dereplication and Computer-Assisted Structure Elucidation for the Chemical Profiling of Natural Cosmetic Ingredients: Tephrosia purpurea as a Case Study.
J. Nat. Prod. 2015, 78, 1609-1617.

H. I. Januar, N. P. Zamani, D. Soedharma, E. Chasanah.
Logic Structure Determination (LSD) as a Computer-Assisted Structure Elucidation (CASE) for Molecular Structure Determination of Cytotoxic Cembranoids from Soft Coral.
Squalen Bull. of Mar. and Fish. Postharvest and Biotech. 2016, 11, 1-6. DOI: 10.15578/squalen.v11i1.177

J. K. Sihra, M. K. Langat, N. R. Crouch, J.-M. Nuzillard, B. Plainchont, D. A. Mulholland.
Novel triterpenoid derivatives from Eucomis bicolor Bak. (Hyacinthaceae: Hyacinthoideae).
RSC Adv. 2017, 7, 15416-15427.

A. Bakiri, B. Plainchont, V. de P. Emerenciano, R. Reynaud, J. Hubert, J.-H. Renault, J.-M. Nuzillard.
Computer-aided Dereplication and Structure Elucidation of Natural Products at the University of Reims.
Mol. Inf. 2017, 36, 1700027.

J.-M. Nuzillard, B. Plainchont.
Tutorial for the structure elucidation of small molecules by means of the LSD software.
Magn. Res. Chem. 2018, 56, 458-468.

M. K. Langat, N. B. Crouch, J.-M. Nuzillard, D. A. Mulholland.
Pseudopulchellol: A unique sesquiterpene-monoterpene derived C-25 terpenoid from the leaves of Croton pseudopulchellus Pax (Euphorbiaceae).
Phytochem. Lett. 2018, 23, 38-40.

LSD, vu par ACD (in English).

Contributeurs

Bertrand Plainchont, Doctorant depuis septembre 2009 à l'Institut de Chimie Moléculaire de Reims, UMR7312.

Pr. Vicente de Paulo Emerenciano, Institut de Chimie, Université de São Paulo, pour la base de données SISTEMAT dont a été extraite la collection de squelettes de substances naturelles.

Etienne Derat, UMR 7611 CNRS "Laboratoire de Chimie Organique",
Université Pierre et Marie Curie Paris VI, France,
pour la création et le test des premiers exécutables sous Darwin.


retour à la page principale du laboratoire de l'auteur.