绘图软件在药学中应用课件

绘图软件在件在药学中的学中的应用用APPLICATIONOFPAINTERSINPHARMACYAPPLICATIONOFPAINTERSINPHARMACY讲解：于亮l计算机作为一种药学学习和研究的工具计算机作为一种药学学习和研究的工具,有着不可有着不可替代的作用。它不仅能够帮助我们进行文字及图形替代的作用。它不仅能够帮助我们进行文字及图形处理等，而且可以在化学学习与研究的各个方面协处理等，而且可以在化学学习与研究的各个方面协助我们更快、更好的工作。助我们更快、更好的工作。l其中化学绘图软件和数据处理绘图软件是我们学习其中化学绘图软件和数据处理绘图软件是我们学习过程中用到最多的。过程中用到最多的。l以下将陆续分类介绍几种常用的化学类软件，以期以下将陆续分类介绍几种常用的化学类软件，以期能帮助大家在自己的学习研究中做出有效、快速的能帮助大家在自己的学习研究中做出有效、快速的选择和使用。选择和使用。前言前言一一.化学绘图软件化学绘图软件u化学绘图软件是撰写化学论文和化学讲义必需的，包括绘化学绘图软件是撰写化学论文和化学讲义必需的，包括绘制化学分子式及结构、绘制化学方程式、绘制实验仪器装制化学分子式及结构、绘制化学方程式、绘制实验仪器装置、绘制工艺流程图、图谱模拟和解析。主要包括以下常置、绘制工艺流程图、图谱模拟和解析。主要包括以下常用软件：用软件：二二维图的的绘制制三维图的绘制ChemDrawChem3DChemWindowSymappsChemSketchRasmolIsisdrawChemBuilder3DSmartDrawWebLabViewerPro（一）CHEMDRAW简介：ChemDraw为当前最常用的化学绘图软件。其最新版本为Ultra12.0。ChemDraw是CHEMOFFICE的组成部分之一，此外还包括chem3D（3D绘图）、chemfinder（数据检索及整理）、chemscript（编写脚本）。CHEMDRAW功能（1 1）绘制分子结构图、化学方程式）绘制分子结构图、化学方程式（2 2）绘制实验装置图）绘制实验装置图（3 3）预测分子的常见物理化学性质如：熔点、生成热）预测分子的常见物理化学性质如：熔点、生成热等等（4 4）模拟分子结构的核磁共振谱（）模拟分子结构的核磁共振谱（H-NMRH-NMR和和C13-NMRC13-NMR）CHEMDRAW界面主工具栏编辑区菜单栏以下就绘制化学方程式、预测化合物性质、核磁共振以下就绘制化学方程式、预测化合物性质、核磁共振解析、绘制实验仪器装置几方面分别简要介绍。解析、绘制实验仪器装置几方面分别简要介绍。1.绘制设计方程式：方法：方法：1.点击主工具栏中的点击主工具栏中的“/”(单键单键)图标，于编辑区划一条图标，于编辑区划一条/2.再在单键末端于不同方向加两条线再在单键末端于不同方向加两条线：3.再次点击竖直键使之成为双键再次点击竖直键使之成为双键：4.点击主工具栏点击主工具栏“A”图标（文本框），再点击图标（文本框），再点击双键上双键上端，出现文本框，于文本框中输入端，出现文本框，于文本框中输入“O”：5.点击主工具栏点击主工具栏“”图标（箭头），于右侧拉伸形成方图标（箭头），于右侧拉伸形成方程式：程式：6.用主工具栏选取键选定用主工具栏选取键选定后，出现手型光标，这时可以拖动后，出现手型光标，这时可以拖动它，如果按它，如果按ctrl键拖动则可以复制。按键拖动则可以复制。按ctrl键拖动将其复制到方键拖动将其复制到方程式右边：程式右边：7.添加单键和杂原子得：添加单键和杂原子得：8.在箭头上方添加文本框输入反应条件，还可以在反应物和产物在箭头上方添加文本框输入反应条件，还可以在反应物和产物下方输入其名称：下方输入其名称：2.预测化合物性质chemdraw所预测物理化学性质都是根据结构用最所预测物理化学性质都是根据结构用最可靠的办法计算出来的。其中，可靠的办法计算出来的。其中，LogP和和MR是基于是基于文献值的。文献值的。一般来说，这些性质包括：一般来说，这些性质包括：Formula，ExactMass，Mol.Wt，ElementRatio，BoilingPoint，MeltingPoint，CriticalTemp，CriticalPres，CriticalVol，GibbsEnergy，LogP，MR，HenrysLaw，HeatofForm，CLogP，CMR等。等。首先，要选取一个结构，然后选择首先，要选取一个结构，然后选择View/ShowChemicalPropertiesWindow命令，出现的窗口如下。命令，出现的窗口如下。方法：方法：3.核磁共振解析计算结构的计算结构的H-NMRH-NMR和和C13-NMRC13-NMR光谱并分析峰的归属是光谱并分析峰的归属是ChemDrawChemDraw一个很重要的功能。在我们绘制出一个结构后，一个很重要的功能。在我们绘制出一个结构后，可以利用可以利用StructureStructure菜单下的菜单下的1H-NMRShifts1H-NMRShifts或者或者13C-NMR13C-NMRShiftsShifts来查看结构的光谱并可以选择结构中的原子来查看来查看结构的光谱并可以选择结构中的原子来查看其相应光谱峰。其相应光谱峰。chemNMR氢谱氢谱对话框对话框chemNMR碳谱碳谱对话框对话框4.绘制仪器设备装置1）TLC板的板的绘绘制制1.点点击击主工具主工具栏栏中的中的“TLC板板”按按钮钮，在，在编辑编辑区放置一区放置一合适大小的合适大小的tlc板面。板面。2.按住原点拖按住原点拖动动并并预设预设其的位置，按其的位置，按ctrl上下拖上下拖动动点点位可复制另外一点，按位可复制另外一点，按shift拖拖动动点位点位则则可控制点的可控制点的大小和形状。大小和形状。3.右右键单击编辑键单击编辑好的各个点位，点好的各个点位，点击击color选项选项可以可以给给点上色。另外可以添加文本框点上色。另外可以添加文本框给给各各组编组编号。号。绘制好的绘制好的TLC板板2）绘制真空蒸馏装置点击“查看”，找到其他工具栏，点击CLIPWARE，PART1和CLIPWARE，PART2找到以下玻璃仪器：格氏蒸馏管格氏蒸馏管圆底烧瓶圆底烧瓶接收瓶接收瓶温度计温度计冷凝管冷凝管真空接液器真空接液器方法：于编辑区依次连接玻璃仪器得到：方法：于编辑区依次连接玻璃仪器得到：绘制好的玻璃仪器连接设备（二）（二）CHEMWINDOWCHEMWINDOW简介：ChemWindow和ChemDraw比较类似，是一个综合性的化学绘图软件。但是它的一个突出特点是与光谱的结合（特指Spectroscopy版）。CHEMWINDOW功能：功能：(1)绘画化学结构、化学反应式和化学实验装置。这与绘画化学结构、化学反应式和化学实验装置。这与ChemDraw比较类似。不过它不能预测化合物的物比较类似。不过它不能预测化合物的物理化学性质。理化学性质。(2)光谱曲线处理：可直接调入色谱图、光谱图、光谱曲线处理：可直接调入色谱图、光谱图、NMR图、质谱图等曲线进行处理、标注，并以使用图、质谱图等曲线进行处理、标注，并以使用者的意愿和要求的格式输出其图谱或转入其它应用者的意愿和要求的格式输出其图谱或转入其它应用软件中如软件中如MicrosoftWord、PowerPoint等，便于等，便于出版或报告。出版或报告。(3)光谱预测和解析工具：这是光谱预测和解析工具：这是ChemWindow与其他与其他软件差别最大的地方，也是优势最明显的地方。当软件差别最大的地方，也是优势最明显的地方。当然，该功能仅限于然，该功能仅限于Spectroscopy版。版。他包含了对他包含了对化合物红外（化合物红外（IR）、碳核磁（）、碳核磁（13C-NMR）、质谱）、质谱（MS）的预测和解析。）的预测和解析。CHEMWINDOW界面：界面：1.制作红外谱图：方法：在ChemWindow的工作区域绘出一个分子结构。选择Analytical菜单下的IRCorrection选项，即可得到该结构的红外模拟光谱。某化合物某化合物IR光谱图及数据光谱图及数据2.制作碳核磁共振谱Spectroscopy版带有巨大的版带有巨大的C-13化学位移数据库，化学位移数据库，对任意一个化合物结构，可以通过检索对任意一个化合物结构，可以通过检索C-13NMR数据库，预测该结构的数据库，预测该结构的C-13化学位移。预测的化学位移。预测的C-13化学位移是其数据库中相近结构的化学位移是其数据库中相近结构的C-13化学位移之化学位移之平均值。平均值。方法：绘出分子结构后，利用方法：绘出分子结构后，利用Analytical菜单下的菜单下的FindC-13NMRShift选项就可以打开核磁模拟窗口，选项就可以打开核磁模拟窗口，并可以查看每个并可以查看每个C所对应的核磁峰。所对应的核磁峰。下图显示了丁苯的下图显示了丁苯的C-13化学位移预测结果。化学位移预测结果。丁苯的丁苯的C-13化学位移预测化学位移预测3.计算质谱ChemWindow6.0中的质谱解释工具包括如下内容：中的质谱解释工具包括如下内容：对任一化学结构式的分子量和精确质量的计算，以及对任一化学结构式的分子量和精确质量的计算，以及各组成元素百分含量的计算。各组成元素百分含量的计算。方法：利用方法：利用Analytical菜单下的菜单下的CacualateMass即即可。可。苯的质谱计算苯的质谱计算另外利用质谱碎片工具对化合物结构分析，推导出另外利用质谱碎片工具对化合物结构分析，推导出可能的质谱碎片，帮助解释质谱图。可能的质谱碎片，帮助解释质谱图。裂分碎片解释裂分碎片解释（三）CHEMSKETCH简介：ACD/ChemSketch是高级化学发展有限公司(ACD)设计的用于化学绘图用软件包，其最新版本是5.0。该软件可用于画化学结构、反应和图形。也可用于设计与化学相关的报告和出版物。CHEMSKETCH功能：Chemsketch功能与功能与ChemWindow和和ChemDraw相相比，它没有比，它没有ChemDraw那样包罗万象，也没有那样包罗万象，也没有ChemWindow那样在光谱方面有独特的功能。但是，那样在光谱方面有独特的功能。但是，Chemsketch以其方便的操作和友善的界面，在绘制以其方便的操作和友善的界面，在绘制分子结构式方面显的更盛一筹。分子结构式方面显的更盛一筹。CHEMSKETCH界面：（四）ISISDRAWISISDraw是一款老牌的绘图软件，是历史最悠久的一款。是一款老牌的绘图软件，是历史最悠久的一款。其界面简单，操作也相对方便。另外，它提供了方程式的其界面简单，操作也相对方便。另外，它提供了方程式的检查功能，可以检查所输入的方程式是否正确。另外，计检查功能，可以检查所输入的方程式是否正确。另外，计算分子质量等一般功能包含在算分子质量等一般功能包含在ISISDraw中。中。SMARTDRAW是一个综合绘图工具。是流程图软件的代名是一个综合绘图工具。是流程图软件的代名词。它不仅能绘制化学工程图，而且可以绘制各种类型的工词。它不仅能绘制化学工程图，而且可以绘制各种类型的工程类的图形，比如组织结构图，网络图，电器工程图，地图程类的图形，比如组织结构图，网络图，电器工程图，地图等。在自然科学中我们可以选择绘制有机物结构式图和化学等。在自然科学中我们可以选择绘制有机物结构式图和化学实验流程图。相比之下，该软件虽然没有了前三个软件的专实验流程图。相比之下，该软件虽然没有了前三个软件的专业性，但是包罗万象是它的优点，它可以在一个文档中绘出业性，但是包罗万象是它的优点，它可以在一个文档中绘出很多种类型的流程图，为综合性设很多种类型的流程图，为综合性设计提供了良好的集成环境。计提供了良好的集成环境。（五）（五）SmartDraw展望：需要说明的是，随着化学软件不断地发展，许多公需要说明的是，随着化学软件不断地发展，许多公司逐渐开发了自己的综合化学软件包。例如：司逐渐开发了自己的综合化学软件包。例如：Bio-Bio-RadRad公司出品的公司出品的SadtlerSuiteSadtlerSuite软件包，由软件包，由ChemWindowSpectroscopyChemWindowSpectroscopy版，版，IRSearchMasterIRSearchMaster，IRMentorProIRMentorPro和和SymappsSymapps四部分组成。四部分组成。CambridgesoftCambridgesoft公司出品的公司出品的ChemofficeChemoffice系列。其中最系列。其中最新版本为新版本为Chemoffice2013Chemoffice2013，它主要由，它主要由ChemdrawChemdraw，Chem3DChem3D和和ChemFinderChemFinder三部分组成。可以说，以后这三部分组成。可以说，以后这种集成性的软件包会越来越多，功能也会越来越强种集成性的软件包会越来越多，功能也会越来越强大，越来越完整。大，越来越完整。二二.数据处理绘图软件数据处理绘图软件复杂的数据在科技论文及实验报告中经常用到。对于复复杂的数据在科技论文及实验报告中经常用到。对于复杂的数据，特别是不同组数据间的比较、关联、趋势，杂的数据，特别是不同组数据间的比较、关联、趋势，图形是一种形象化的表达方式。图形是一种形象化的表达方式。药学研究中有许多表示变化趋势的数据资料，尤其是连药学研究中有许多表示变化趋势的数据资料，尤其是连续的动态性资料，在论文中宜采用图的形式来表达，使续的动态性资料，在论文中宜采用图的形式来表达，使其内容表达更合理，更完善。其内容表达更合理，更完善。数据处理绘图软件则是处理和分析实验数据，并能以多数据处理绘图软件则是处理和分析实验数据，并能以多种形式图解的重要工具。主要包括种形式图解的重要工具。主要包括OriginOrigin和和SigmaPlotSigmaPlot。像像SigmaPlotSigmaPlot、SASSAS、SPSSSPSS、ExcelExcel等，这些软件功能强大，等，这些软件功能强大，可满足科技工作中的许多需要，但使用这些软件有的需可满足科技工作中的许多需要，但使用这些软件有的需要一定的计算机编程知识和矩阵知识，有的需要熟悉其要一定的计算机编程知识和矩阵知识，有的需要熟悉其中大量的函数和命令，有的绘制的图形不够细致、美观，中大量的函数和命令，有的绘制的图形不够细致、美观，图表类型上也不够完整，对中文支持也不好。图表类型上也不够完整，对中文支持也不好。uORIGIN简介：Origin软件是美国OriginLab公司推出的基于Windows平台的数据分析和科技绘图软件，被公认为是最快、最灵活、使用最容易的数据分析和绘图软件，既可以满足一般用户的制图需要，也可以满足高级用户数据分析、函数拟合的需要。用其绘制出的图形科学规范，能广泛应用于学术论文中。为使药学研究中制图方法有更多的选择，现以Origin6为例，对其在药学研究中作图的应用作一一介绍。功能：Origin具有两大类功能：数据分析和绘图。具有两大类功能：数据分析和绘图。（1）数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、）数据分析包括数据的排序、调整、计算、统计、曲线拟合等各种完善的数学分析功能。曲线拟合等各种完善的数学分析功能。（2）Origin的绘图是基于模板，的绘图是基于模板，Origin本身提供了本身提供了几十种二维和三维绘图模板，用户也可以根据需要几十种二维和三维绘图模板，用户也可以根据需要自己设置模板。绘图时，只要选择所需要的模板就自己设置模板。绘图时，只要选择所需要的模板就行。可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理行。可以和各种数据库软件、办公软件、图像处理软件方便的连接。软件方便的连接。界面：菜单栏工具栏子窗口工程管理器绘制简单线形图形1.绘制简单线形图形以文献【1】数据资料为例，绘制口服100MG西洛他唑后的时间药物浓度曲线。数据如下：时间时间（h）0.512346血药浓度（g/L）205.5487.6669779.4886.6661.1时间（时间（h）8121624364860血药浓度（g/L）503.3332.1232.92143.5491.7637.9824.99方法：建立工作表后，拖动鼠标选取所有的数据，单击主菜单中plot（绘图）菜单，子菜单中将显示origin可以绘制的各种图形，包括直线图（line）、散点图（scatter）、点线图（line-symbol）、特殊线/符号（specialline/symbol）、向量图（vector）、柱状图（bar）、拼图（pie）、区域图（area）、极坐标图（ploar）以及各种3d图表和统计用图表等。选取点线图，生成图形如下图：时间一药物浓度曲线l为了使绘制的图形更美观，可以更改程序默认的数据曲线及坐标轴的格式。l更改数据曲线：将光标移向图中曲线或线性符号B双击鼠标左键，弹出一对话框，对话框中给出了线的颜色、粗细、线形和加数据标点的形状、大小、颜色等内容，根据需要进行选取。l更改坐标轴：双击图形中的XAxisTitle可更改横坐标名称，双击YAxisTitle可更改纵坐标名称，双击坐标轴可设置坐标的起点值和终点值、步长以及坐标轴类型。l如需要把绘好的图形粘贴到Word等文档中，只需单击菜单栏Edit(编辑)CopyPage(拷贝页面)就可以复制图像，再粘贴或选择性粘贴即可。附加说明：2.绘制标准曲线以文献2数据资料为例，绘制1,8-二羟基蒽醌对照品溶液的标准曲线。1,8-二羟基蒽醌对照品溶液的浓度二羟基蒽醌对照品溶液的浓度（g/L）吸光度吸光度2.40.1124.80.2327.20.369.60.484120.60914.40.731方法：11）建立工作表之后，拖动鼠标选取所有的数据，）建立工作表之后，拖动鼠标选取所有的数据，单击主菜单中的单击主菜单中的Plot(Plot(绘图绘图)菜单，选取菜单，选取scatter(scatter(散散点图点图)，生成图形。，生成图形。22）单击）单击analysis(analysis(分析分析)Fitlinear(Fitlinear(线性拟合线性拟合)，绘出回归直线，可以得出线形回归方程：，绘出回归直线，可以得出线形回归方程：Y=-Y=-0.01367+00.01367+005179X05179Xr=0.99997.r=0.99997.1，8-二羟基蒽醌对照品溶液标准曲线3.绘制同一个坐标系下几个线形图形(几条曲线)以文献3数据资料为例，绘制含不同浓度月桂氮革酮的双氯芬酸钠凝胶剂的累积透皮释放百分率一时间曲线。时间时间浓度浓度0.511.5246810120%6.7311.0814.1518.2926.9931.7534.06 36.3938.421%6.3314.0719.2928.0141.450.1355.45 58.5162.352%14.3222.4931.1740.1753.7460.4266.15 69.4572.83%4.966.689.5611.4616.4321.9324.33 27.7532.15%8.2415.6921.1425.8929.3839.6146.3251.155.36首先要在数据栏里增加四列，操作步骤是单击主菜单首先要在数据栏里增加四列，操作步骤是单击主菜单Column(Column(列列)，弹出子菜单，单击其中，弹出子菜单，单击其中Addnewcolumns(Addnewcolumns(增加新列增加新列)之后，之后，数据表中会增加列数据表中会增加列C(Y)C(Y)、列、列D(Y)D(Y)、列、列E(Y)E(Y)、列、列F(Y)F(Y)，然后填上，然后填上自己的数据，单击自己的数据，单击PlotPlot选取线形就绘出如图所示的图形。选取线形就绘出如图所示的图形。5 5条相似的线形可以用彩色区分开，在非彩色打印情况下可以在条相似的线形可以用彩色区分开，在非彩色打印情况下可以在图形的线形上标出符号加以区分。操作步骤是单击图形的线形上标出符号加以区分。操作步骤是单击T T按钮，光标按钮，光标变成写文字的形状，把光标移到要标的线形位置按鼠标左键出变成写文字的形状，把光标移到要标的线形位置按鼠标左键出现写文字或符号的对话框，输入符号就可以了。现写文字或符号的对话框，输入符号就可以了。双击图例，可以改写图例说明的文字。双击曲线，可以选择线双击图例，可以改写图例说明的文字。双击曲线，可以选择线条的类型、颜色及数据点符号。条的类型、颜色及数据点符号。绘出曲线后要使曲线平滑理想，单击绘出曲线后要使曲线平滑理想，单击Analysis(Analysis(分析分析)菜单弹出菜单弹出子菜单选取子菜单选取Smoothing(Smoothing(平滑平滑)，其中，其中SmoothingSmoothing有三种拟合形式，有三种拟合形式，根据需要选取。根据需要选取。方法：含不同浓度月桂氮口酮双氯芬酸钠凝胶剂的累积透皮释放百分率一时间曲线4.绘制三维图形以文献4数据资料为例，绘制4组大鼠血小板CD40L的表达情况三维条形图。组别组别CD40L治疗组20.02模型组26.59高脂组17.49正常组5.88方法：建立工作表之后，拖动鼠标选取所有的数据，单击主菜单中的Plot(绘图)菜单，选取3DXYY(三维XYY)下面的3DBar(三维条形图)选项，生成图形。单击工具栏中3D工具，可以调整三维图形的旋转、倾斜角度。双击Y轴标题，修改为需要的名称。4组大鼠血小板CD40L的表达情况5.ORIGIN总结：以上主要是以线形图形绘制为例介绍Origin软件在药学研究数据作图中的应用。在药学研究中，线形图形应用的最多，广泛的应用Origin软件，可以提高绘图的效率。利用Origin绘制的图形准确，色泽鲜艳，精美细致，不需做任何设置，即可达到发表出版的要求。与其他科技绘图及数据处理软件相比，Origin在科技绘图及数据处理方面，能满足大部分科技工作者的需求，并且容易掌握，兼容性好，安装后占硬盘容量很小。Origin软件可以定制图形的每个部分，如曲线的线型和颜色、坐标轴的类型和名称等，便于对图形做出尽可能详细而合理的区分、标注和说明。保存为模板文件，方便以后的应用，节省绘图时间Origin软件除了能进行绘图操作外，还可以进行多种更为复杂的数据模拟与数值分析，对于既需绘制图形又要进行数据模拟或数值分析的数据非常合适。合理地利用Origin软件有助于减少数据处理时间，提高工作效率。6.ORIGIN数据作图引用的参考文献：1 杨燕萍，温预关西洛他唑片的健康人体药动学研究J海峡药学，2006，18(1)：1481512 朱海涛，陈吉炎，兰鸿，等保肾胶囊的制备及含量测定J时珍国医国药，2006，17(4)：5925933 刘荣，闫锋，汪余疆，等不同浓度的月桂氮革酮对双氯芬酸钠凝胶剂透皮吸收的影响J华西药学杂志，2004，19(4)：2692704 陆雷，张怀勤，陈国荣，等小檗碱对糖尿病模型大鼠血清血小板糖蛋白GPVI表达的影响J医药导报，2007，26(11)：1287一1291谢谢！