35ChemOffice_软件的操作与使用

第二章化学编辑排版和分子模拟计算第二章化学编辑排版和分子模拟计算第二部分ChemOffice软件的使用目录2.1简介2.2ChemDraw的使用2.3Chem3D的使用2.4ChemFinder的使用分子式和结构式是化学家的语言化学办公软件主要内容第一部分：化学结构绘制软件ChemWin1.ChemWin简介2.键、环、箭头箭头工具3.编辑工具、原子标记、轨道、组合工具、菜单命令等第二部分：集成化学软件桌面系统ChemOffice1.ChemDraw2.Chem3D3.ChemFinder第三部分：数学公式及长篇文章排版1.Mathtype2.长篇文章排版2.1简介美国剑桥(CambridgeSoft)公司()其最新版本ChemOfficeUltra2010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，为化学工作者提供了优秀的化学辅助系统。它既可以轻松的绘出分子结构图和化学反应方程式、实验室仪器装置和化学工艺流程图等，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；也可以对已知结构的化合物命名，给出正确的化合物名称。包含三大模块1.ChemDraw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。2.Chem3D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。3.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。2.2ChemDraw的使用2.2.1概述2.2.2化学结构绘图2.2.3ChemNMR-核磁谱的计算2.2.4ChemProp-分子物理化学性质计算和标准命名2.2.5原子轨道和分子轨道图的制作ChemDraw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。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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ChemDraw奉行的理念是：化学家能懂的，ChemDraw也应该能懂ChemDraw是ChemOffice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界面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H2NCHCCH2OHONNHOHHOOHHHOHOHHHOHOHHOOHHHOHOHHHHO模板箭头、轨道、绘图元素、括弧、化学符号、询问工具模板氨基酸模板芳香族、双环、生物艺术模板玻璃仪器模板构象异构体模板环戊二烯、环烷模板DNA、RNA模板官能团模板己糖模板苯环模板多面体模板立构中心模板超分子模板垂直工具栏上的【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种类和玻璃仪器模板绘图实例绘制阿司匹林结构式OOHOOaspirin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】/【CleanUpStructure】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】/【SaveAs】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【Structure】/CheckStructure】功能自动执行执行【Structure】/【ConvertNametoStructure】菜单命令如aspirin、EDTA、morphine、2-acetoxybenzoicacid等2.2.2结构绘制功能1.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。2.Fischer（费舍尔）投影式3.Haworth（霍沃思）投影式4.Newman（纽曼）投影式5.立体化学1.Fischer（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C—H和C—OH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AnalysisWindow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）投影式下图为α-D-葡萄糖的Haworth投影式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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），方法是选中一部分对象，按鼠标右键选择SendtoBack和BringtoFront以改变其层次关系。4.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Rotate180Vertical，这个菜单项需要同时按住Alt键2.2.3ChemNMR-核磁谱的计算ChemDraw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1HNMRShift或1CNMRShift，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（propranolol）执行【Structure】/【Predict1H-NMR-Shift】菜单命令执行【Structure】/【Predict13C-NMR-Shift】菜单命令分别执行【View】/【ShowAnalysisWindow】和【View】/【ShowChemicalPropertiesWindow】菜单命令执行【View】/【ShowPeriodTableWindow】菜单命令，并可以得到该元素的物理性质执行【View】/【OtherToolbars】/【Clipware，Part1或Part2】菜单命令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2.2.4ChemProp——分子物理化学性质计算和标准命名ChemDraw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s轨道、σ轨道、单瓣轨道、p轨道、杂化轨道、d轨道和dz2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设置。下图是一个例子：7.2.5原子轨道图与分子轨道图的制作2.3Chem3D的使用Chem3D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。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α-D-葡萄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棒状模型球棍模型圆柱键模型比例模型建立3D模型的方法利用键工具建立利用文本工具建立使用子结构建立使用模板建立ChemDraw结构式与3D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】/【CopyAs】/【chemDrawStructure】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CH2CH2，则会自动生成3D的乙烯分子，然后使用Analyze菜单的ExtendedHuckelSurfaces功能，再使用View菜单的MolecularOrbitals（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执行【Edit】/【SelectAll】菜单命令，将模型全部选中；执行【Tools】/【CleanUpStructure】菜单命令，整理结构执行【MM2】/【Minimize】菜单命令，弹出【MinimizeEnergy】对话框。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3D模型信息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；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】/【ShowMeasurements】/【ShowBondLengths】菜单命令下图是选择LUMO（N=7）的显示效果2.4ChemFinder的使用2.4.1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根据分子式检索根据化学名称检索根据相对分子量检索使用化学反应数据库查找免费网络资源2.4.2根据结构式检索ChemFinder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【SwitchtoTable】按钮，显示窗口变成列表根据化学名称检索输入*nico*，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“160-170”，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执行【File】/【Open】菜单命令，弹出【Open】对话框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据库“ISICCRSm”检索化学反应查找免费网络资源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；该网址提供了大