Chem3D讲义22

Chemoffice讲义——Chem3D化学与环境工程学院化学工程李皓宇、杨启泽、官懿、李卓华、李宏程、肖俊宇、韩振、王泓蛟2017.09.251234ChemDraw复习Chem3D介绍Chem3D的使用作业一、ChemDraw复习用ChemDraw画出邻苯二甲酸酐l-麻黄碱（1R，2S）利用ChemDraw预测核磁共振化学位移ChemDraw可以根据结构式预测分子的1H和13C核磁共振化学位移。心得安(propranolol)是一种心血管药物，是β-阻断剂，能抑制心脏的收缩率，避免过渡兴奋和阻止神经冲动，保证心壁平滑肌的收缩。现在我们以心得安的为例，预测1H和13C核磁共振图谱。1H核磁共振图谱13C核磁共振图谱分析结构估计性质•执行【View】/【ShowAnalysisWindow】菜单命令，弹出如图所示的分析窗口。•执行【View】/【ShowChemicalPropertiesWindow】菜单命令，弹出如图所示的化学性质窗口元素周期表•ChemDraw提供了一张使用起来十分方便的元素周期表。操作：【View】—【ShowPeriodicTableWindow】单击周期表上的元素符号，就可以得到该元素的物理性质。单击表中的【】按钮，可以打开或关闭周期表下方的物理性质详细列表。符号、字体和颜色•（1）输入特殊符号•有时可能需要在结构式或反应方程式中输入特殊符号。•执行【View】/【ShowCharacterMapWindow】菜单命令即可打开符号窗口。单击▼下垃按钮，可以选择各种Windows字体和符号，包括汉字。•注意：该菜单只有在处于“文本输入”状态下才能被激活。•（2）改变字体•通常使用ChemDraw默认字体就可以了。若要改变字体，可单击【Text】菜单，在其中的【Font】菜单命令中选择字体。•（3）改变结构式的颜色•1.选中画好的结构式。•2.单击【Color】菜单会下拉出菜单项，除了黑色之外，里面包括8种可以选择的颜色.•3.单击【Other#5】号颜色，完成改变结构式颜色的操作。•蓝色是其中的【Other#5】号颜色。如果用户对这8种颜色不满意，可以单击最下面的【Other】选项，弹出【颜色】调色板，其中有更多的颜色选项，并可以自定义颜色。快捷菜单和快捷键•1）快捷菜单•在选中的结构上单击鼠标右键，会弹出快捷菜单，如图所示。ChemDraw快捷菜单包含了多种选项，使用快捷菜单能完成常用编辑、属性设置、模板选择等功能。•（2）快捷键•ChemDraw提供了大量快捷键，掌握快捷键能大大提高工作效率。•常用的与结构有关的快捷键为：•Ctrl+Shift+K：整理结构式。•Ctrl+Shift+N：将化合物名称转换为结构式。•Alt+Ctrl+Shift+N：将结构式转换为化合物名称。•编辑快捷键与其他软件如Word相同，常用的与图形编辑有关的快捷键为：•Ctrl+A：全选•Ctrl+C：复制•Ctrl+V：粘贴•Ctrl+X：剪切•F9：字符下标•F10：字符上标•Ctrl+R：旋转图形，可以设定旋转角度。•Ctrl+K：改变图形大小，可以设定键长。•Ctrl+Shift+H：水平翻转图形。•Ctrl+Shift+V：垂直翻转图形。二、Chem3D介绍当需要进一步了解化合物的立体状态时，我们就需要自己画出或者是将前面用ChemDraw画出的平面图转化为下面的立体模型。这就需要用到Chem3D软件。二、Chem3D介绍•Chem3D同ChemDraw一样，是ChemOffice的组成部分，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。•Chem3DUltra版还包括了一个很好的半经验量子化学计算程序MOPAC97，并能与著名的从头计算机程序Gaussian98连接，作为它的输入、输出界面，能够以三维的方式方法显示量子化学计算结果，如分子轨道、电荷密度分布等。二、Chem3D介绍平面图作图区3D模型区菜单、工具栏结构参数栏数据消息窗口二、Chem3D介绍选择工具移动工具旋转球缩放单键双键三键虚键文本工具橡皮擦平面作图区：与ChemDraw基本一样三、Chem3D的使用1、使用前的基本设置操作：[File]—[ModelSettings]三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（1）WireFrame操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[WireFrame]三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（2）Sticks操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[Sticks]三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（3）Ball&Stick操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[Ball&Stick]三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（4）CylindricalBonds操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[CylindricalBonds]三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（5）SpaceFilling操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[SpaceFilling]三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（6）Ribbons操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[Ribbons]这种模型结构一般用于生物大分子三、Chem3D的使用2、3D模型的种类（7）Cartoons操作：[View]—[ModelDisplay]—[DisplayMode]—[Cartoons]这种模型结构一般用于生物大分子三、Chem3D的使用3、3D模型的建立方法（1）利用键工具建立模型1）单击工具栏上的“单键”按钮2）将椎鼠标移动至模型窗口，按住鼠标左键拖出一条直线，放开鼠标即成乙烷（C2H6）立体模型。3）将鼠标移至C(1)原子上，向外拖出一条直线，放开鼠标即成丙烷(C3H8)立体模型。4）将鼠标移至C(2)原子上，向外拖出一条直线，放开鼠标即成丁烷(C4H10)立体模型，如图所示。三、Chem3D的使用3、3D模型的建立方法（2）利用文本工具建立模型输入一组氨基酸的缩写，可建立多肽的3D结构。如输入“H(Ala)12OH”，得到如图所示的模型。输入文本，按“ENTER”键，得到模型三、Chem3D的使用若化合物带有支链，可以将支链用括号括起来。异丁烷模型可输入“CH3CH(CH3)CH3”。异戊二烯3D模型可输入“CH2C(CH3)CHCH2”。4-甲基-2-戊醇3D模型可输入“CH3CH(CH3)CH2CH(OH)CH3”。3、3D模型的建立方法（2）利用文本工具建立模型三、Chem3D的使用3、3D模型的建立方法（3）利用子结构（Substructure）建立模型Chem3D提供了子结构库，用户可以选择其中的子结构，然后将它们拼装起来，形成复杂结构。操作：[View]—[ParameterTables]—[Substructure]，选定所需要的子结构后，右键“Copy”，然后在菜单栏上按“Paste”，获得3D模型三、Chem3D的使用3、3D模型的建立方法（4）利用右侧作图区建立模型操作：在右侧的左图区左图，操作与ChemDraw类似，右侧画出结构时，左侧会同时出现对应的3D模型三、Chem3D的使用3、3D模型的建立方法（5）利用模板建立模型操作：[File]—[SampleFile]，然后选择所需要的模板，之后可根据自己需要添加官能团图例：富勒烯（C-60）三、Chem3D的使用3、3D模型的建立方法（6）ChemDraw平面结构转换成3D模型1）ChemDraw结构式转换成3D模型i）在ChemDraw中绘出乙烷的平面结构式；ii）选中结构式，复制到Chem3D的窗口中，Chem3D自动将平面结构式转变成3D模型2）直接打开ChemDraw文件i）[File]—[Open]，弹出[Open]对话框ii）在[文件类型]窗口中选择“ChemDraw(*.cdx;*chm)”类型。iii）单击打开按钮打开文件。Chem3D自动将ChemDraw文件转换为3D模型。同理，3D模型也可以转换为平面结构式i）选中3D模型ii）执行[Edit]—[CopyAs]—[ChemDrawStructure]菜单命令，复制此模型iii）粘贴至ChemDraw窗口中。三、Chem3D的使用4、显示3D模型的信息（1）显示3D模型的元素种类及序号信息操作：[View]—[ModelDisplay]—[ShowAtomSymbols]&[ShowSerialNumbers]三、Chem3D的使用4、显示3D模型的信息（2）显示3D模型的键长与键角操作：[Structure]—[Measurements]—[GenenrateAllBondLengths]&[GenenrateAllBondAngles]左侧的数据栏能够显示其他的键长、键角的具体信息三、Chem3D的使用5、改变元素序号和替换元素种类（1）改变元素序号操作：[View]—[ModelExplorer]—选择需要改变序号的原子—右键“ReplacewithTextTool”—出现文本框，输入数字，按“ENTER”，得到新的原子序号；或者直接用选择工具右键选择需要改变序号的原子，“ReplacewithTextTool”，出现文本框，输入数字。H(7)—H(1)三、Chem3D的使用5、改变元素序号和替换元素种类（2）替换元素种类操作：用选择工具右键选择需要改变序号的原子，“ReplacewithTextTool”，出现文本框，输入所要替换得到的官能团，按“ENTER”。苯—苯酚三、Chem3D的使用6、整理结构（CleanUp）与简单优化（MinimizeEnergy）（1）整理结构（CleanUp）操作：用选择工具选择这个化学结构—[Structure]—[CleanUp]。l-麻黄碱（1R，2S）和ChemDraw一样，利用键工具建立的3D结构，键角及键长可能不正常，应首先对其进行整理操作，然后做简单优化处理，以便得到能量最低的构象。三、Chem3D的使用6、整理结构（Cleanup）与简单优化（MinimizeEnergy）（2）简单优化（MinimizeEnergy）操作：用选择工具选择这个化学结构—[Calculations]—[MM2]—[MinimizeEnergy]。优化前：优化后：三、Chem3D的使用7、查找分子或晶体中的原子的范德瓦尔斯半径操作：[View]—[ParameterTables]—[MM2AtomTypes]。三、Chem3D的使用8、观察分子的表面、Huckel分子轨道及分子体积大小（以苯为例）（1）分子表面操作：[View]—[Toolbars]—[Surfaces]。SurfaceSolventRadiusDiplayModeColorMappingResolutionMolecularOrbitalSelectionIsocontourPositiveAmplitudeColorNegativeAmplitudeColor三、Chem3D的使用8、观察分子的表面、Huckel分子轨道及分子体积大小（以苯为例）（2）分子的Huckel分子轨道以MolecularOrbital型表面为例操作：[Surface]中的[MolecularOrbital]—[DiplayMode]中的[Translucent]—[MolecularOrbitalSelection]中的[HOMO-7]（Huckel分子轨道）三、Chem3D的使用8、观察分子的表面、Huckel分子轨道及分子体积大小（以苯为例）（3）分子体积大小操作：[C