ChemOffice-軟件的操作與使用

1、第二章 化學(xué)編輯排版和分子模擬計算,第二章 化學(xué)編輯排版和分子模擬計算,第二部分 ChemOffice 軟件的使用,目錄,2. 1 簡 介 2. 2 ChemDraw的使用 2. 3 Chem3D的使用 2. 4 ChemFinder的使用,分子式和結(jié)構(gòu)式是化學(xué)家的語言,化學(xué)辦公軟件,主要內(nèi)容,第一部分：化學(xué)結(jié)構(gòu)繪制軟件ChemWin 1. ChemWin簡介 2.鍵、環(huán)、箭頭箭頭工具 3.編輯工具、原子標(biāo)記、軌道、組合工具、菜單命令等 第二部分：集成化學(xué)軟件桌面系統(tǒng)ChemOffice 1. Chem Draw 2.Chem 3D 3.ChemFinder 第三部分：數(shù)學(xué)公式及長篇文章排版

2、1.Mathtype 2.長篇文章排版,2.1 簡介,美國劍橋(CambridgeSoft)公司()其最新版本ChemOffice Ultra 2010是目前世界上最優(yōu)秀、最重要和最權(quán)威的桌面化學(xué)辦公應(yīng)用軟件，集強(qiáng)大的應(yīng)用功能于一身，為化學(xué)工作者提供了優(yōu)秀的化學(xué)輔助系統(tǒng)。,它既可以輕松的繪出分子結(jié)構(gòu)圖和化學(xué)反應(yīng)方程式、實驗室儀器裝置和化學(xué)工藝流程圖等，并應(yīng)用到字處理軟件中； 而且可以將化合物名稱直接轉(zhuǎn)為結(jié)構(gòu)圖，省卻繪圖的麻煩； 也可以對已知結(jié)構(gòu)的化合物命名，給出正確的化合 物名稱。,包含三大模塊,1. ChemDraw模塊化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖 是世界上最受歡迎的化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖軟件，是國際上論文期刊指定的

3、格式。 2. Chem3D模塊分子構(gòu)型與仿真分析 具有完整的界面及功能，提供工作站級的3D分子輪廓圖及分子軌道特性分析，并和數(shù)種量子化學(xué)軟件結(jié)合在一起。 3. ChemFinder模塊化學(xué)信息搜尋整合系統(tǒng) 智能型的快速化學(xué)搜索引擎?？梢越⒒瘜W(xué)數(shù)據(jù)庫、儲存及搜索，也可以使用現(xiàn)成的化學(xué)數(shù)據(jù)庫。,2.2 ChemDraw的使用,2.2.1 概述 2.2.2 化學(xué)結(jié)構(gòu)繪圖 2.2.3 ChemNMR-核磁譜的計算 2.2.4 ChemProp-分子物理化學(xué)性質(zhì)計算和標(biāo)準(zhǔn)命名 2.2.5 原子軌道和分子軌道圖的制作,ChemDraw可在Win9X/Win2000/WinXP下運(yùn)行。雙擊 ，程序打開后，

4、窗口主界面與一般Windows軟件相似，依 次為菜單欄、工具欄和文檔區(qū)以及狀態(tài)欄，工具欄提供 了很多常用的化學(xué)分子及化學(xué)鍵。 使用時只用鼠標(biāo)點(diǎn)一下工具欄中所需工具，移動鼠標(biāo)到 編輯區(qū)后，鼠標(biāo)指針變?yōu)椤?”，再在文檔區(qū)的合適位置點(diǎn)擊 鼠標(biāo)，則分子結(jié)構(gòu)式就會出現(xiàn)，使用十分方便 支持Windows剪貼板，所有結(jié)構(gòu)式可以方便地剪貼到 Word文檔中，而當(dāng)要修改時，只需在Word文檔中雙擊結(jié) 構(gòu)式，即可打開ChemDraw進(jìn)行修改。,2.2.1 概述,ChemDraw奉行的理念是：化學(xué)家能懂的，ChemDraw也應(yīng)該能懂,ChemDraw是ChemOffice中使用最為頻繁的組件,結(jié)構(gòu)工具欄,主工具欄,

5、格式欄,繪圖區(qū),模板工具欄,菜單欄,狀態(tài)欄,主 界 面,14,套索 實鍵 雙鍵 虛鍵 切割鍵 切割楔鍵 黑體鍵 黑體楔鍵 空心楔鍵 波浪鍵 表格 長鏈 環(huán)丙烷環(huán) 環(huán)戊烷環(huán) 環(huán)庚烷環(huán) 環(huán)己烷椅式 環(huán)戊二烯環(huán),蓬罩 橡皮 文本 筆 箭頭 軌道 繪圖元素 基元 化學(xué)符號 弧形 原子反應(yīng) 模板 環(huán)丁烷環(huán) 環(huán)己烷環(huán) 環(huán)辛烷環(huán) 環(huán)己烷椅式 苯環(huán),模 板,箭頭、軌道、繪圖元素、括弧、化學(xué)符號、詢問工具模板 氨基酸模板 芳香族、雙環(huán)、生物藝術(shù)模板 玻璃儀器模板 構(gòu)象異構(gòu)體模板 環(huán)戊二烯、環(huán)烷模板 DNA、RNA模板,官能團(tuán)模板 己糖模板 苯環(huán)模板 多面體模板 立構(gòu)中心模板 超分子模板,垂直工具欄上的【模板】按

6、鈕包含了常用的和重要的模板如多種較復(fù)雜的分子種類和玻璃儀器模板,繪圖實例,繪制阿司匹林結(jié)構(gòu)式,利用模板按左圖繪制出簡式； 單擊選取框按鈕，選中畫好的阿司匹林結(jié)構(gòu)式； 執(zhí)行【Structure】/【Clean Up Structure】菜單命令，整理圖形到最佳狀態(tài)。,圖形存盤 ChemDraw文件的擴(kuò)展名為“cdx”，執(zhí)行【File】/【Save As】菜單命令，即可保存。,圖形的旋轉(zhuǎn)與縮放 檢查結(jié)構(gòu)錯誤和整理結(jié)構(gòu)式 根據(jù)化合物名稱得到結(jié)構(gòu)式 根據(jù)結(jié)構(gòu)得出化合物命名 預(yù)測核磁共振化學(xué)位移 分子結(jié)構(gòu)估計性質(zhì) 元素周期表 符號、字體和顏色 快捷菜單和快捷鍵 繪制化學(xué)反應(yīng)式 繪制實驗裝置,執(zhí)行【Str

7、ucture】/Check Structure】功能自動執(zhí)行,執(zhí)行【Structure】/【Convert Name to Structure】菜單命令 如aspirin、EDTA、morphine、2-acetoxybenzoic acid等,2.2.2 結(jié)構(gòu)繪制功能,1. 簡單的無機(jī)反應(yīng)式和有機(jī)分子式 ChemDraw中可以一次性輸入反應(yīng)式文本，在應(yīng)用“Formula” 進(jìn)行優(yōu)化，其Formula格式化的智能程度較其他軟件有所增 強(qiáng)。 2. Fischer（費(fèi)舍爾）投影式 3. Haworth（霍沃思）投影式 4. Newman（紐曼）投影式 5. 立體化學(xué),1. Fischer（費(fèi)舍爾）

8、投影式,文本工具,單鍵工具,下圖為葡萄糖分子的Fischer投影式,首先使用單鍵繪制工具建立主碳鏈接，重點(diǎn)是要確保下一個單鍵緊接在上一個單鍵的下面（鼠標(biāo)會提示）。完成后仍然使用單鍵繪制工具建立其他CH和COH鍵，也要保證每個鍵之間的鏈接點(diǎn)，最后使用文本輸入工具輸入文字，View菜單的Analysis Window功能可以提供一些當(dāng)前結(jié)構(gòu)的簡單信息,這根直線其實是五個單鍵連起來的,2. Haworth（霍沃思）投影式,下圖為-D-葡萄糖的Haworth投影式,繪制這個圖形使用單鍵、文本、楔鍵 等工具和對象的旋轉(zhuǎn)、縮放等操作,首先建立一個六元環(huán)（環(huán)己烷），選中六元環(huán)并旋轉(zhuǎn)90度（用鼠標(biāo)或Objec

9、t菜單的Rotate命令），用文本輸入工具把六元環(huán)中的一個碳原子變?yōu)檠踉?，然后使用單鍵工具欄建立其他化學(xué)鍵。,關(guān)鍵在于第五個碳原子的向下方向的鍵，為了避免與其他鍵交叉需要按住Alt鍵再繪制。接著選中整個圖形，按住Shift鍵進(jìn)行縮放（不對稱縮放），把高度縮小至50%，用文本輸入工具輸入相應(yīng)的基團(tuán)，再用楔鍵工具修改即可,使用單鍵工具按住Alt鍵繪制，適當(dāng)減少長度以免與下面的鍵接觸,3. Newman（紐曼）投影式,Newman投影式繪制相對比較簡單。,關(guān)鍵在于化學(xué)鍵的疊放順序（圖層相互覆蓋的問題），方法是選中一部分對象，按鼠標(biāo)右鍵選擇Send to Back和Bring to Front以改變

10、其層次關(guān)系。,4. 立體化學(xué),下圖中的四個結(jié)構(gòu)式是同一種物質(zhì),第二個圖形是使用Object菜單的ShowStereochemistry 命令建立的,第三個圖形是第二個圖形水平反轉(zhuǎn)的結(jié)構(gòu),第四個圖形是第三個圖形垂直旋轉(zhuǎn)180度的結(jié)果,為了出現(xiàn)Rotate180 Vertical，這個菜單項需要同時按住Alt鍵,2.2.3 ChemNMR-核磁譜的計算,ChemDraw提供了核磁位移的估計計算，可以在 選定分子后在Estimate菜單選擇1H NMR Shift或1C NMR Shift，相應(yīng)給出分子各個H或C的位移。列表 給出詳細(xì)資料：,心血管藥物心得安（propranolol）,執(zhí)行【Stru

11、cture】/【Predict 1H-NMR-Shift】菜單命令,執(zhí)行【Structure】/【Predict 13C-NMR-Shift】菜單命令,分別執(zhí)行【View】/【Show Analysis Window】和【View】/【Show Chemical Properties Window】菜單命令,執(zhí)行【View】/【Show Period Table Window】菜單命令，并可以得到該元素的物理性質(zhì),執(zhí)行【View】/【Other Toolbars】/【Clipware，Part1或Part2】菜單命令,繪制實驗裝置圖,可以用磨口玻璃儀器接插件迅速搭建化學(xué)反應(yīng)裝置,2.2.4 C

12、hemProp 分子物理化學(xué)性質(zhì)計算和標(biāo)準(zhǔn)命名,ChemDraw繪制軌道的方法是使用軌道繪制工具箱，這個工具箱能夠繪制s軌道、軌道、單瓣軌道、p軌道、雜化軌道、d軌道和dz2軌道。每種軌道都包括有三種填充類型：背景色、陰影和純色，具體的顏色則可以自己設(shè)置。下圖是一個例子：,7.2.5 原子軌道圖與分子軌道圖的制作,2. 3 Chem3D的使用,Chem3D是與ChemDraw配合使用的軟件，主要是為了打開三維結(jié)構(gòu)，再使用各種量子化學(xué)軟件計算和預(yù)測該結(jié)構(gòu)的各種性質(zhì)。 它能很好地同ChemDraw一起協(xié)同工作，ChemDraw上畫出的二維結(jié)構(gòu)式可以正確地自動轉(zhuǎn)換為三維結(jié)構(gòu)，,Chem3D中-D-葡

13、萄糖的顯示效果圖,垂直工具欄,模型窗口,旋轉(zhuǎn)柄,旋轉(zhuǎn)柄,旋轉(zhuǎn)柄,線狀模型 棒狀模型 球棍模型 圓柱鍵模型 比例模型,建立3D模型的方法 利用鍵工具建立 利用文本工具建立 使用子結(jié)構(gòu)建立 使用模板建立,ChemDraw結(jié)構(gòu)式與3D模型間的轉(zhuǎn)換,ChemDraw結(jié)構(gòu)式轉(zhuǎn)換為3D模型 選中結(jié)構(gòu)式，復(fù)制到3D窗口中，自動轉(zhuǎn)變成3D模型。 直接打開ChemDraw文件 在3D窗口中執(zhí)行【File】/【Open】菜單命令，在【文件類型】窗口中選中“ChemDraw（*.cdx,*chm）”類型，單擊“打開”按鈕打開文件。 3D模型轉(zhuǎn)換為平面結(jié)構(gòu)式 選中3D模型，執(zhí)行【Edit】/【Copy As】/【ch

14、emDraw Structure】菜單命令，復(fù)制該模型粘貼到ChemDraw窗口中。,以乙烯為例，首先使用文本輸入工具輸入分子式CH 2CH 2，則會自動生成3D的乙烯分子，然后使用Analyze菜單的Extended Huckel Surfaces功能，再使用View菜單的Molecular Orbitals（顯示各種分子軌道），出現(xiàn)對話框后可以選擇顯示HOMO還是LUMO，根據(jù)參數(shù)的不同產(chǎn)生的軌道形狀不同，還可以選擇不同的表面顯示效果。,整理結(jié)構(gòu)與簡單優(yōu)化,執(zhí)行【Edit】/【Select All】菜單命令，將模型全部選中； 執(zhí)行【Tools】/【Clean Up Structure】菜單

15、命令，整理結(jié)構(gòu) 執(zhí)行【MM2】/【Minimize】菜單命令，彈出【Minimize Energy】對話框。 單擊RUN按鈕開始對模型進(jìn)行優(yōu)化，最終給出能量最低狀態(tài)。,顯示3D模型信息,將鼠標(biāo)移動至3D模型的原子上，會彈出一個窗口顯示該原子的相關(guān)信息； 將鼠標(biāo)移動至3D模型的化學(xué)鍵上，會彈出一個窗口顯示該化學(xué)鍵的相關(guān)信息，包括鍵長、鍵級等。 按住【Shift】鍵不動，用鼠標(biāo)順序選中連續(xù)的3個原子，然后將鼠標(biāo)停留在任一個原子上，即可顯示這3個原子形成的鍵角； 要顯示更詳細(xì)的信息，可執(zhí)行【Analyze】/【Show Measurements】/【Show Bond Lengths】菜單命令,下圖

16、是選擇LUMO（N=7）的顯示效果,2. 4 ChemFinder的使用,2.4.1 概述 ChemFinder是一個智能型的快速化學(xué)搜尋引擎，所提供的ChemInfo是目前世界上最豐富的數(shù)據(jù)庫之一，他可以從本機(jī)或網(wǎng)上搜尋分子結(jié)構(gòu)文件。,根據(jù)結(jié)構(gòu)式檢索 根據(jù)分子式檢索 根據(jù)化學(xué)名稱檢索 根據(jù)相對分子量檢索 使用化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)庫 查找免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源,2.4.2 根據(jù)結(jié)構(gòu)式檢索,ChemFinder自帶多個數(shù)據(jù)庫，其擴(kuò)展名為“sfw” 啟動ChemFinder 打開對話框，其中包括3個選項卡，單擊【Existing】選項卡 單擊選中“CS_DEMO”數(shù)據(jù)庫，單擊“打開”按鈕,根據(jù)分子式檢索,輸入分子式

17、,輸入C5-6N2，按回車鍵,與輸入分子式相關(guān)的結(jié)構(gòu)選項有7項，可單擊 按鈕逐項查看,單擊【Switch to Table】 按鈕，顯示窗口變成列表,根據(jù)化學(xué)名稱檢索,輸入*nico*，按回車鍵,單擊 按鈕逐項查看，可顯示大名鼎鼎的尼古丁分子，其貌不揚(yáng)但危害巨大。,輸入“160-170”，按回車鍵,共找到14項相關(guān)信息，尼古丁和鄰苯二甲酸都在其中。,使用化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)庫,執(zhí)行【File】/【Open】菜單命令，彈出【Open】對話框 查找到“ISICCsm”數(shù)據(jù)庫，單擊選中之，單擊“打開”按鈕出現(xiàn)主界面,打開化學(xué)反應(yīng)數(shù)據(jù)庫“ISICCRSm”檢索化學(xué)反應(yīng),查找免費(fèi)網(wǎng)絡(luò)資源,如果注意觀察，會發(fā)現(xiàn)ChemFinder菜單欄上有一個【Online】菜單，可以在線查找化學(xué)信息； 該網(wǎng)址提供了大量的化學(xué)信息，當(dāng)然我們也可直接用IE瀏覽查找。,/chemistry/,檢索舉例：C6H6（苯）,1.輸入分子式,2.檢索出16個同分異構(gòu)體,3.查