ChemOffice_软件的操作与使用

化学编辑排版和分子模拟设计化学编辑排版和分子模拟设计与计算与计算第第1篇篇 分子模拟设计及计算分子模拟设计及计算四川天一学院 -张 毅 副教授第第1篇篇 分子模拟设计及计算分子模拟设计及计算四川天一学院张 毅 副教授 第二部分第二部分 ChemOffice 软件的使软件的使用用 目录目录 2.1 简简 介介 2.2 ChemDraw的使用的使用 2.3 Chem3D的使用的使用 2.4 ChemFinder的使用的使用分子式和结构式是化学家的语言分子式和结构式是化学家的语言化学办公软件化学办公软件主要内容主要内容w第一部分：化学结构绘制软件第一部分：化学结构绘制软件ChemWinw1.ChemWin简介w2.键、环、箭头箭头工具w3.编辑工具、原子标记、轨道、组合工具、菜单命令等w第二部分：集成化学软件桌面系统第二部分：集成化学软件桌面系统ChemOfficew1.Chem Draww2.Chem 3Dw3.ChemFinderw第三部分：数学公式及长篇文章排版第三部分：数学公式及长篇文章排版w1.Mathtypew2.长篇文章排版2 2.1.1 简介简介美国剑桥美国剑桥(CambridgeSoft)公司公司(http:/)其最新版本其最新版本ChemOffice Ultra 2010是目前世界上最优秀、最重要和最权威的桌面化学是目前世界上最优秀、最重要和最权威的桌面化学办公应用软件，集强大的应用功能于一身，为化学工作者提办公应用软件，集强大的应用功能于一身，为化学工作者提供了优秀的化学辅助系统供了优秀的化学辅助系统。它既可以轻松的绘出它既可以轻松的绘出分子结构图分子结构图和和化学反应方程式化学反应方程式、实验室实验室仪器装置仪器装置和和化学工艺流程图化学工艺流程图等，并应用到字处理软件中等，并应用到字处理软件中；而且可以将化合物名称直接转为结构图，省却绘图的麻烦；而且可以将化合物名称直接转为结构图，省却绘图的麻烦；也可以对已知结构的化合物命名，给出正确的化合也可以对已知结构的化合物命名，给出正确的化合 物名称。物名称。包含三大模块包含三大模块w1.ChemDraw模块模块化学结构绘图是世界上最受欢迎的化学结构绘图软件，是国际上论文期刊指定的格式。w2.Chem3D模块模块分子构型与仿真分析具有完整的界面及功能，提供工作站级的3D分子轮廓图及分子轨道特性分析，并和数种量子化学软件结合在一起。w3.ChemFinder模块化学信息搜寻整合系统智能型的快速化学搜索引擎。可以建立化学数据库、储存及搜索，也可以使用现成的化学数据库。2 2.2 .2 ChemDrawChemDraw的使用的使用w2.2.1 概述概述w2.2.2 化学结构绘图化学结构绘图w2.2.3 ChemNMR-核磁谱的计算核磁谱的计算w2.2.4 ChemProp-分子物理化学性质计算和标准分子物理化学性质计算和标准命名命名w2.2.5 原子轨道和分子轨道图的制作原子轨道和分子轨道图的制作wChemDraw可在Win9X/Win2000/WinXP下运行。双击 ，程序打开后，窗口主界面与一般Windows软件相似，依 次为菜单栏、工具栏和文档区以及状态栏，工具栏提供了很多常用的化学分子及化学键。v使用时只用鼠标点一下工具栏中所需工具，移动鼠标到编辑区后，鼠标指针变为“+”，再在文档区的合适位置点击鼠标，则分子结构式就会出现，使用十分方便v支持Windows剪贴板，所有结构式可以方便地剪贴到Word文档中，而当要修改时，只需在Word文档中双击结构式，即可打开ChemDraw进行修改。2.2.1 概述概述ChemDrawChemDraw奉行的理念是：奉行的理念是：化学家能懂的，化学家能懂的，ChemDrawChemDraw也应该能懂也应该能懂ChemDraw是是ChemOffice中使用最为频繁的组件中使用最为频繁的组件结构工具栏主工具栏格式栏绘图区模板工具栏菜单栏状态栏主主界界面面14套索实键双键虚键切割键切割楔键黑体键黑体楔键空心楔键波浪键表格长链环丙烷环环戊烷环环庚烷环环己烷椅式环戊二烯环蓬罩橡皮文本笔箭头轨道绘图元素基元化学符号弧形原子反应模板环丁烷环环己烷环环辛烷环环己烷椅式苯环模模 板板箭头、轨道、绘图元素、括弧、箭头、轨道、绘图元素、括弧、化学符号、询问工具模板化学符号、询问工具模板氨基酸模板氨基酸模板芳香族、双环、生物艺术模板芳香族、双环、生物艺术模板玻璃仪器模板玻璃仪器模板构象异构体模板构象异构体模板环戊二烯、环烷模板环戊二烯、环烷模板DNA、RNA模板模板官能团模板官能团模板己糖模板己糖模板苯环模板苯环模板多面体模板多面体模板立构中心模板立构中心模板超分子模板超分子模板垂直工具栏上的【模板】按钮包含了常垂直工具栏上的【模板】按钮包含了常用的和重要的模板如多种较复杂的分子用的和重要的模板如多种较复杂的分子种类和玻璃仪器模板种类和玻璃仪器模板绘图实例绘图实例 绘制阿司匹林结构式 利用模板按左图绘制出简式；单击选取框按钮，选中画好的阿司匹林结构式；执行【Structure】/【Clean Up Structure】菜单命令，整理图形到最佳状态。图形存盘 ChemDraw文件的扩展名为“cdx”，执行【File】/【Save As】菜单命令，即可保存。图形的旋转与缩放 检查结构错误和整理结构式 根据化合物名称得到结构式 根据结构得出化合物命名预测核磁共振化学位移分子结构估计性质元素周期表 符号、字体和颜色 快捷菜单和快捷键绘制化学反应式绘制实验装置执行【执行【Structure】/Check Structure】功能自动执行功能自动执行执行【执行【Structure】/【Convert Name to Structure】菜单命令菜单命令如如aspirin、EDTA、morphine、2-acetoxybenzoic acid等等2.2.2 结构绘制功能结构绘制功能w1.简单的无机反应式和有机分子式简单的无机反应式和有机分子式ChemDraw中可以一次性输入反应式文本，在应用“Formula”进行优化，其Formula格式化的智能程度较其他软件有所增强。w2.Fischer（费舍尔）投影式费舍尔）投影式w3.Haworth（霍沃思）投影式霍沃思）投影式w4.Newman（纽曼）投影式纽曼）投影式w5.立体化学立体化学1.Fischer（费舍尔）投影式费舍尔）投影式文本工具单键工具下图为葡萄糖分子的Fischer投影式首先使用单键绘制工具建立主碳链接，重点是要确保下一个单键紧接在上一个单键的下面（鼠标会提示）。完成后仍然使用单键绘制工具建立其他CH和COH键，也要保证每个键之间的链接点，最后使用文本输入工具输入文字，View菜单的Analysis Window功能可以提供一些当前结构的简单信息这根直线其实是五个单键连起来的2.Haworth（霍沃思）投影式霍沃思）投影式下图为-D-葡萄糖的Haworth投影式绘制这个图形使用单键、文本、楔键绘制这个图形使用单键、文本、楔键等工具和对象的旋转、缩放等操作等工具和对象的旋转、缩放等操作首先建立一个六元环（环己烷），选中六元环并旋转90度（用鼠标或Object菜单的Rotate命令），用文本输入工具把六元环中的一个碳原子变为氧原子，然后使用单键工具栏建立其他化学键。关键在于第五个碳原子的向下方向的键，为了避免与其他键交叉需要按住Alt键再绘制。接着选中整个图形，按住Shift键进行缩放（不对称缩放），把高度缩小至50%，用文本输入工具输入相应的基团，再用楔键工具修改即可使用单键工具按住Alt键绘制，适当减少长度以免与下面的键接触3.Newman（纽曼）投影式纽曼）投影式Newman投影式绘制相对比较简单。关键在于化学键的叠放顺序（图层相互覆盖的问题），方关键在于化学键的叠放顺序（图层相互覆盖的问题），方法是选中一部分对象，按鼠标右键选择法是选中一部分对象，按鼠标右键选择Send to Back和和Bring to Front以改变其层次关系。以改变其层次关系。4.立体化学立体化学下图中的四个结构式是同一种物质第二个图形是使用Object菜单的ShowStereochemistry 命令建立的第三个图形是第二个图形水平反转的结构第四个图形是第三个图形垂直旋转180度的结果为了出现为了出现Rotate180 Vertical，这个菜单项这个菜单项需要同时按住需要同时按住Alt键键2.2.3 ChemNMR-核磁谱的计算核磁谱的计算wChemDraw提供了核磁位移的估计计算，可以在选定分子后在Estimate菜单选择1H NMR Shift或1C NMR Shift，相应给出分子各个H或C的位移。列表给出详细资料：心血管药物心得安心血管药物心得安（propranololpropranolol）执行【Structure】/【Predict 1H-NMR-Shift】菜单命令执行【Structure】/【Predict 13C-NMR-Shift】菜单命令分别执行【分别执行【View】/【Show Analysis Window】和和【View】/【Show Chemical Properties Window】菜单命令菜单命令执行【执行【View】/【Show Period Table Window】菜单命令，并可以得到菜单命令，并可以得到该元素的物理性质该元素的物理性质执行【执行【View】/【Other Toolbars】/【Clipware，Part1或或Part2】菜单命令菜单命令绘制实验装置图绘制实验装置图可以用磨口玻璃仪器接插件迅速搭建化学反应装置2.2.4 ChemProp分子物理化学性质计算和标准命名分子物理化学性质计算和标准命名wChemDraw绘制轨道的方法是使用轨道绘制工具箱，这绘制轨道的方法是使用轨道绘制工具箱，这个工具箱能够绘制个工具箱能够绘制s轨道、轨道、轨道、单瓣轨道、轨道、单瓣轨道、p轨道、轨道、杂化轨道、杂化轨道、d轨道和轨道和dz2轨道。每种轨道都包括有三种填轨道。每种轨道都包括有三种填充类型：背景色、阴影和纯色，具体的颜色则可以自己充类型：背景色、阴影和纯色，具体的颜色则可以自己设置。下图是一个例子：设置。下图是一个例子：7.2.5 7.2.5 原子轨道图与分子轨道图的制原子轨道图与分子轨道图的制作作2.3 Chem3D的使用的使用vChem3D是与ChemDraw配合使用的软件，主要是为了打开三维结构，再使用各种量子化学软件计算和预测该结构的各种性质。v它能很好地同ChemDraw一起协同工作，ChemDraw上画出的二维结构式可以正确地自动转换为三维结构，Chem3D中中-D-葡萄葡萄糖的显示效果图糖的显示效果图垂直工具栏模型窗口旋转柄旋转柄旋转柄线状模型线状模型棒状模型棒状模型球棍模型球棍模型圆柱键模型圆柱键模型比例模型比例模型建立建立3D模型的方法模型的方法 利用键工具建立利用键工具建立 利用文本工具建立利用文本工具建立 使用子结构建立使用子结构建立 使用模板建立使用模板建立ChemDraw结构式与结构式与3D模型间的转换模型间的转换 ChemDraw结构式转换为3D模型 选中结构式，复制到3D窗口中，自动转变成3D模型。直接打开ChemDraw文件 在3D窗口中执行【File】/【Open】菜单命令，在【文件类型】窗口中选中“ChemDraw（*.cdx,*chm）”类型，单击“打开”按钮打开文件。3D模型转换为平面结构式 选中3D模型，执行【Edit】/【Copy As】/【chemDraw Structure】菜单命令，复制该模型粘贴到ChemDraw窗口中。以乙烯为例，首先使用文本输入工具输入分子式CH 2CH 2，则会自动生成3D的乙烯分子，然后使用Analyze菜单的Extended Huckel Surfaces功能，再使用View菜单的Molecular Orbitals（显示各种分子轨道），出现对话框后可以选择显示HOMO还是LUMO，根据参数的不同产生的轨道形状不同，还可以选择不同的表面显示效果。整理结构与简单优化整理结构与简单优化w执行【Edit】/【Select All】菜单命令，将模型全部选中；w执行【Tools】/【Clean Up Structure】菜单命令，整理结构w执行【MM2】/【Minimize】菜单命令，弹出【Minimize Energy】对话框。w单击RUN按钮开始对模型进行优化，最终给出能量最低状态。显示显示3D模型信息模型信息w将鼠标移动至3D模型的原子上，会弹出一个窗口显示该原子的相关信息；w将鼠标移动至3D模型的化学键上，会弹出一个窗口显示该化学键的相关信息，包括键长、键级等。按住【Shift】键不动，用鼠标顺序选中连续的3个原子，然后将鼠标停留在任一个原子上，即可显示这3个原子形成的键角；要显示更详细的信息，可执行【Analyze】/【Show Measurements】/【Show Bond Lengths】菜单命令下图是选择下图是选择LUMO（N=7）的显示效果的显示效果2.4 ChemFinder的使用的使用2.4.1 概述概述 ChemFinder是一个智能型的快速化学搜寻引擎，所提供的ChemInfo是目前世界上最丰富的数据库之一，他可以从本机或网上搜寻分子结构文件。根据结构式检索根据结构式检索 根据分子式检索根据分子式检索 根据化学名称检索根据化学名称检索 根据相对分子量检索根据相对分子量检索使用化学反应数据库使用化学反应数据库 查找免费网络资源查找免费网络资源2.4.2 根据结构式检索根据结构式检索wChemFinder自带多个数据库，其扩展名为“sfw”启动ChemFinder打开对话框，其中包括3个选项卡，单击【Existing】选项卡单击选中“CS_DEMO”数据库，单击“打开”按钮根据分子式检索根据分子式检索输入分子式输入分子式输入C5-6N2，按回车键与输入分子式相关的结构选项有7项，可单击 按钮逐项查看单击【Switch to Table】按钮，显示窗口变成列表根据化学名称检索根据化学名称检索输入输入*nico*，按回车键按回车键单击 按钮逐项查看，可显示大名鼎鼎的尼古丁分子，其貌不扬但危害巨大。输入输入“160-170”，按回车键，按回车键共找到14项相关信息，尼古丁和邻苯二甲酸都在其中。使用化学反应数据库使用化学反应数据库w执行【File】/【Open】菜单命令，弹出【Open】对话框w查找到“ISICCsm”数据库，单击选中之，单击“打开”按钮出现主界面打开化学反应数打开化学反应数据库据库“ISICCRSm”检检索化学反应索化学反应查找免费网络资源查找免费网络资源w如果注意观察，会发现ChemFinder菜单栏上有一个【Online】菜单，可以在线查找化学信息；w该网址提供了大量的化学信息，当然我们也可直接用IE浏览查找。http:/webbook.nist.gov/chemistry/检索举例：检索举例：C6H6（苯）苯）1.输入分子式2.检索出16个同分异构体3.查看其各项物性数据4.显示红外图谱数据参考文献参考文献化学化工中计算机应用技术丛书：化学化工中计算机应用技术丛书：1.胡立江 编著.精通ChemDraw.清华大学出版社，20022.李梦龙，王智猛，姜林等编.化学软件及其应用.化学工业出版社，20043.王荣民 主编.化学化工信息及网络资源的检索与利用.化学工业出版社，2003http:/作业作业1画出如下的结构2 输入如下的反应式 3.画出画出1个实验蒸馏装置个实验蒸馏装置4.制作苯环分子的立体结构图，并进行分子制作苯环分子的立体结构图，并进行分子几何的优化计算几何的优化计算5.绘制绘制N-甲基苯甲酰胺和苯乙酮的结构式，甲基苯甲酰胺和苯乙酮的结构式，用表格列出其物理化学性质，并预测苯乙用表格列出其物理化学性质，并预测苯乙酮的质子和酮的质子和13C的化学位移的化学位移