ChemBase - ,,Datenbank der Superlative"?

Harald G. Schweim und ChemBase - Klaus Nagel

ChernBase ist eine Datenbank, die speziell fur den Gebrauch im chemischen Bereich konzi- piert worden ist. Von ,,normalen" Daten- banksystemen unterscheidet sich ChemBase in erster Linie dadurch, daS nicht nur alpha- nurnerische und numerische Eintrage verar- beitet werden konnen, sondern auch Mole- kulstrukturen. Die in der Datenbank vorhan- denen Molekule lassen sich dabei nach be- stimmten, vom Benutzer frei wahlbaren Strukturen durchsuchen, analog z. B. zur Su- che von einzelnen Begriffen in alphanumeri- schen Datenbanken. Verfugt man uber das Programrn ChemText, so kann man alle In- formationen der Datenbank - einschliefilich der in der Datenbank enthaltenen Molekul- strukturen - in Texrdateien ubernehmen. Dariiber hinaus bietet ChemBase die Mog- lichkeit, die in der Datenbank vorhandenen Molekule dazu zu benutzen, eine Datei rnit verschiedenen Reaktionsmechanismen anzu- legen und diese dann auf benutzerspezifische Fragestetlungen anzuwenden.

Fur diesen Test stand die ChemBase Version 1.20 einige Zeit zur Verfiigung. (Anbieter: ICS - Frankfurt, Kronenbergerstr. 27, 6000 Frankfurt 1, Tel. 0 69-7 24 08 27-8) Die Instal- lation des Systems erfordert zwingend eine Festplatte und eine Maus. Der Speicherbedarf fur das eigentliche Programm liegt bei 1 -1,5 MB, die in dem Programm enthaltene Ubungsdatenbank, die 100 Verbindungen enthalt, benotigt ein weiteres MB. Das Pro- gramm konnte relativ problemlos sowohl auf einem IBM-kompatiblen XT (Taktfrequenz 4,77 MHz) als auch auf einem AT intstalliert werden. Obwohl das Programm auf beiden Rechnern lief, behinderte die geringe Verar- beitungsgeschwindigkeit des XT ein zugiges Arbeiten deutlich. Sol1 das Programm im Routinebetrieb eines Labors mit einer ent- sprechend umfangreichen Datenbank einge- setzt werden, sind ein moglichst hochgetak- teter Prozessor und eine schnelle Festplatte sehr empfehlenswert.

Auf den ersten Blick ist die Leistung von ChemBase sehr uberzeugend, da in diesem

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System eine riesige Daten- und Inforrnations- menge komfortabel be- und verarbeitet wer- den kann. Gegeniiber anderen Datenbanksy- stemen ist ChemBase fur Chemiker deshalb von besonderem Interesse, weil nicht nur nach Begriffen und Zahlenwerten gesucht werden kann, sondern auch nach Molekul- strukturen und Reaktionsmechanisrnen. Eine sinnvolle Anwendung des Systems steht und fallt jedoch damit, dafi die zur Verfiigung ste- hende Datenbank auf die speziellen Bediirf- nisse des Anwenders zugeschnitten ist.

Um eine auf den jeweiligen Benutzerkreis zu- geschnittene Datenbank erstellen zu konnen, bietet ChemBase eine Reihe von Modulen, die einen komfortablen Umgang mit der Da- tenbank ermoglichen. Zu diesen Modulen zahlen z. B. der Molekiil-Editor zur Eingabe von Molekiilen bzw. Molekiilstrukturen, der Reaktions-Editor zur Eingabe von Reaktio- nen bzw. Reaktionsmechanismen, zwei Edi- toren zur Einrichtung und Darstellung von Feldern, die die Einzelinformationen enthal- ten, sowie ein Texteditor, der zur Eingabe von Texten in die einzelnen Felder der Datenbank dient. Ein Programm mit kontextbezogenen Hilfestellungen kann jederzeit uber die

Funktionstaste F1 aufgerufen werden. Au- fierdem gibt es ein Hilfsmenu, in dem die Einstellung verschiedener Programrnpara- meter (z. B. Art der Anzeige, Druckerinfor- mationen, beim Programmaufruf aktive Da- tenbank usw.) angezeigt wird und gegebenen- falls verandert werden kann. Da der Benutzer Zahl, Anordnung und die Art des Inhalts der einzelnen Felder (numerische bzw. alphanu- merische Daten, Molekul- bzw. Reaktions- strukturen) uber einen sehr grogen Bereich frei wahlen kann, sind den Moglichkeiten des individuellen Einsatzes von ChemBase kaum Grenzen gesetzt.

ChemBase ist so organisiert, da13 der Benut- zer praktisch alle Operationen von einem Hauptmenu aus startet, wobei die Auswahl durch Anklicken der entsprechenden Be- griffe rnit Hilfe einer Maus auf einer Menu- zeile am oberen Bildschirmrand erfolgt. Uber pull down Menus wird abhangig vom ge- wahlten Begriff entweder ein Modul gestartet und mit einem eigenen Bildschirmaufbau dargestellt, oder es wird ein Fenster sichtbar, das weitere Auswahlrnoglichkeiten anbietet. Abgesehen von der Eingabe neuer Eintrage bzw. von Namen fur neu eingerichtete Listen

I.:.

174 Pharmazie in umerer Zeit / 18. Jahg. 1989 / NT. 6 0 VCH Verlagsgesellschafi mbH, 0-6940 Weinheim, 1989 0048-3664/89/0611-0174 $ 02.>0/0

ChemBase - ,,Datenbank dw Superlative"?

oder Datenbanken werden auf der Tastatur nur die Cursor- und Funktionstasten benutzt.

Obwohl die Bedienung des Programms mit Hilfe der Maus relativ schnell und unproble- matisch ist, erfordert der Umgang mit diesem Eingabegerat einige Gewohnung, da bei ver- schiedenen Meniipunkten die Maustaste bis zur Auswahl weiterer Punkte dauernd ge- driickt gehalten werden mul3. Bei einigen Ak- tionen, z. B. bei der Konstruktion von Mole- kiilen, ware eine direkte Eingabemoglichkeit von Atomen iiber die Tastatur ein manchen Fallen wiinschenswert.

Ein bemerkenswertes Modul von ChemBase ist der Molekiil- und der damit eng verbun- dene Reaktionseditor, mit dem neue Mole- kiile und Reaktionsmechanismen in die Da- tenbank eingegeben werden. Von einer am linken Bildschirmrand angeordneten Menii- leiste konnen rnit der Maus verschiedene Konstruktionsmerkmale - Atome, Bindun- gen, funktionelle Gruppen - angewahlt und an eine beliebige Stelle auf dem Bildschirm plaziert werden. Der Editor geht dabei auto- matisch davon aus, daR die verfiigbaren freien Valenzen mit Wasserstoffatornen abgesattigt sind. Um z. B. eine Methylgruppe in ein Mo- lekiil einzufiigen geniigt es, nur ein C-Atom zu setzen - die erforderlichen 3 H-Atome werden vom Editor automatisch erganzt. Selbstverstandlich lassen sich iiber entspre- chende Meniipunkte auch Isotope, Ladungen oder Radikale in die Molekiil- bzw. Reak- tionsstrukturen einfiigen. Die fur organisch- chemische Reaktionen relevanten Atome werden direkt in der Meniileiste am linken

Bildschirmrand angeboten. Benotigt man zum Aufbau eines Molekiils weitere Atome, so konnen diese aus einem kompletten Perio- densystem ausgewahlt werden. Uber die Aus- wahl eines Atoms hinausgehend bietet das Periodensystem zusatzliche Informationen uber physikochemische Eigenschaften der einzelnen Elernente. Um komplexere Mole- kiile schneller erstellen zu konnen, enthalt das Programm aderdem eine Bibliothek von verschiedenen ,,Bausteinen" - verschiedene Ringsysteme, aliphatische Strukturen, funk- tionelle Gruppen usw. - die durch Anklik- ken rnit der Maus in beliebige andere Mole- kiile eingefiigt werden konnen. Auch selbst- erstellte Molekiile bzw. Reaktionsmechanis- men konnen in derartigen Bibliotheken zu- sammengefai3t und in andere Strukturen iibertragen werden. Eine geeignete Grundeinstellung des Systems vorausgesetzt, kann man die einzelnen Atome bzw. Molekiilfragmente recht will- kiirlich auf dem Bildschirm anordnen. Nach Aufruf einer sogenannten ,,Clean"-Funktion konstruiert der Editor dann das Molekiil, wo- bei die dem Atom und Bindungstyp entspre- chenden Bindungswinkel beriicksichtigt werden. Obwohl dieser Molekiil-Editor im Vergleich zu vielen anderen Programmen sehr komfor- tabel ist, besitzt er dennoch einige Schwa- chen, die - insbesondere in Anbetracht der hohen Kosten fur die Anschaffung des Pro- gramms - vom Anbieter iiberarbeitet werden miii3ten. Hierzu zahlt beispielsweise die Tat- sache, daf3 die Bindungslangen verschiedener Bindungstypen nicht korrekt eingestellt wer- den (siehe Abbildungen).

Aui3erdem ist der Umgang rnit verschiedenen Molekiilen - insbesondere in Verbindungen, die Stickstoff als Heteroatom enthalten - nicht unproblematisch, da vom Editor bei der Neudarstellung der Molekiile die Valenzre- geln nicht immer ganz korrekt eingehalten werden. Storend wirkt sich weiterhin aus, daf3 der Editor bei der Anordnung der Ein- zelatome in grogen Molekiilen nach der ,,Clean"-Funktion haufig Vorstellungen ent- wickelt, die nur unter grogen Miihen mit de- nen des Benutzers in Einklang zu bringen sind.

Der Reaktionseditor ist eine schnelle und komfortable Hilfe, um Informationen iiber bestimmte chemische Reaktionen zu erhal- ten. Besonders in der Ausbildung wird man dieses ,,feature" von ChemBase sicher gut einsetzen konnen. In den gepriiften Fallen war die Qualitat der angegebenen Informa- tionen sehr gut. Envas ungewohnt fur uns warder ,,Theilheimer" als Datenbasis, da die- ses Werk in unserer Literaturrecherche sonst ein eher ,,stiefmiitterliches" Dasein fiihrt.

Im Rahmen dieser kurzen Vorstellung ist es nicht moglich, alle Vorziige und Highlights dieses sehr umfangreichen Datenbanksy- stems hinreichend zu wiirdigen. Um die in diesem Programm enthaltenen Moglichkei- ten zu beschreiben, wird ein (englisches) Ma- nual mitgeliefert, das zwei grol3e DIN A4 Ordner fiillt. Die Darstellung der einzelnen Programmfunktionen ist Mar und knapp be- schrieben und leicht nachvollziehbar bzw. auf eigene Programmstellungen iibertragbar.

Eine Schwache des Molekiil-Editors ist, daR die Bindungslangen verschiedener Bin- dungstypen nicht korrekt eingestellt wer- den.

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CbemBase - ,,Datenbank der Superlative"?

Hinzu kommt ein Tutorial, das man in relativ kurzer Zeit so durcharbeiten kann, daB man sich schon nach wenigen Stunden mit Chern- Base ,,vertraut" fuhlt. Urn das Programm je- doch vollstandig beherrschen zu konnen, wird man lange intensiv mit ihm umgehen miissen.

Trotz dieser unbestrittenen Vorziige von ChemBase sollen zum SchluB einige allge- meine Gesichtspunkte angefuhrt werden, die den Benutzerkreis wahrscheinlich deutlich einschranken werden.

Fur einen potentiellen Interessenten wird der Nutzen einer Datenbank urn so groi3er sein, je umfangreicher der auf den individuellen Bedarf zugeschnittene Datenbestand ist. Steht eine geeignete Datenbank zur Verfii- gung, ist ChemBase ein exzellentes Pro- gramm, um schnell Informationen aus dem Datenbestand zu gewinnen. Das Hauptpro- blern fur einen Anwender durfte jedoch darin bestehen, eine auf seine Bediirfnisse zuge- schnittene Datenbank aufzubauen. Obwohl das Programm eine Vielzahl komfortabler Module zur Verfugung stellt, um Datenban- ken neu erstellen, modifizieren und erganzen zu konnen, erfordert die Einrichtung und Aktualisierung einer fur einen Laborbetrieb sinnvoll anwendbaren Datenbank sehr vie1 Zeit und ein fundiertes chemisches Fachwis- sen. Da von seiten des Programms praktisch keine effektiven Eingabekontrollen erfolgen (und in Anbetracht der ,,mendlichen" An- zahl chemischer Reaktionen und Verbindun- gen wohl auch nicht realisiert werden kon- nen), ist der Ersteller der Datenbank selbst fur die Richtigkeit der eingegebenen Infor- mationen verantwortlich. Potentielle Benut- zer von ChemBase mussen sich deshalb vor der Anschaffung des Programms dariiber klar werden, wie sie die Verifikation und Aktuali- sierung des Datenbestandes organisieren wollen. Die Vorstellung, diese Aufgaben ,,so nebenbei" erledigen zu konnen, erscheint uns utopisch.

In Anbetracht des hohen Preises von ca. 9600,- DM fur ChemBase durfte das Pro- grarnm nur dann wirtschaftlich sinnvoll ein- zusetzen sein, wenn eine sehr groRe Daten- rnenge von mehreren Mitarbeitern gemein- Sam genutzt wird. Aui3erdem rniii3te eine chemisch gut ausgebildete Person mit ausrei- chender EDV-Erfahrung zur Verfugung ste- hen, die einen groRen Ted ihrer Arbeitskraft der Aktualisierung und Pflege der Datenbank widrnet. Ob dann allerdings ein PC als Rech-

ner zur Verwaltung dieser Daten ausreicht, mui3 irn Einzelfall gepriift werden. Die Mog- lichkeiten, ChemBase in weiten Bereichen der chemischen Industrie und der Forschung verstarkt einzusetzen, konnten jedoch da- durch steigen, dai3 durch geeignete Anbieter - etwa gro& Forschungsinstitutionen oder Verlage - auf kommerzieller Basis geeignete Datenbanken (einschliefllich der entspre- chenden Aktualisierung und Verifikation) zu erschwinglichen Preisen angeboten wurden.

Dr. Harald G. Schweim (siehe Pharmuz 18, [2] 59 (1989)

Dr. Klaus Nagel, geboren am 18.04. 1951 in Bielefeld. 1970- 1975 Studium der Biologie und Chemie an der TU Braunschweig; 1975 Diplom in Biologie (Hauptfach Biochemie). Seit 1975 verschiedene Zeitvertrage als wis- senschaftlicher Angestellter am DKFZ in Heidelberg und an der Universitat Hamburg, Hochschulassistent am Institut fur Bioche- mie der Universitat Hamburg. Promotion 1981 bei Prof. Dr. F. Liemann uber geloste organische Stoffe in marinen Okosystemen.

Arbeitsgebiete: EinfluB von Schwermetallen auf verschiedene Stoffwechselvorgange bei Griinalgen, analytische Methoden in der Bio- chemie; seit ca. 1970 Beschaftigung mit Rech- nern, seit 1987 Mitarbeit in der UNI-DOS Gruppe.

Anschrift: Institut fur Biochemie und Le- bensmittelchemie, Abt. Biochemie, Universi- tat Hamburg, Martin Luther King-Platz 6, 2000 Hamburg 13.

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