ChemSketch运用方法

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O H O O
O H in d a n e -2 ,5 -d ic a rb o x y lic a c id
如果安装了ACD/Name模块,则可从ACD/Labs菜单下选择 “Name”命令,调入命名模块。在ChemSketch画好结构式,点击下 方的 按钮,即可打开命名窗口对所画结构式进行命名。
在结构式绘制模式下,用鼠标拖拉可生成任意长度的键,如将相 距较远的两个原子连接在一起。
H 3C CH3
要将这种不规范的结构式转化为符合化学键理论要求的结构,比如合理 的键长和键角,可利用工具栏上的结构清理按钮 来实现。选中上面的结构, 点击该按钮,结果如下所示:
H3C
CH3
除了正常的键外,工具栏上还有立体键、配位键和虚键工具,用于方便 地表达分子的立体结构、共轭键和配合物的结构。
首先点击工具栏上的3D优化按钮 ,程序用改进的CHARMM分 子力学方法优化分子结构,生成较为合理的(但不一定是最优化的) 3D结构。该程序能够优化的分子大小为250个原子以内,原子类型包 括从氢到氙的原子。
在窗口中拖动鼠标,可使分子结构旋转,以便从不同 的角度观察分子的结构。 按下这一组按钮 中的任意一个可改变 3D结构的显示模式,默认的是线状结构。 点击按钮 ,可使3D结构自由旋转,点击按钮 , 可使分子在自由旋转的同时不断改变显示模式。 这一组按钮 用于测量键长、键角和双面 角。
2、预测分子的沸点与饱和蒸气压
ChemSketch的商业版本提供了化合物在不同温度、压力下的沸 点和饱和蒸气压的计算模块。对于少于两个极性基团的分子,其计算 精度在±5℃之内。若极性基团较多时,计算精度则限制在±10℃之 内。计算是通过内置的10000多个化合物的沸点和基团相互作用力的 数据库和特定的算法来实现的。 可计算的分子大小限制在255个原子之内。分子所包含的原子限 制在C、 H、 O、S、P、N、F、Cl、Br、I、 Se、Si、Ge、Pb、Sn、 As和B原子。 选定在ChemSketch中绘制好的化学结构式,从Tools菜单中选 择“Calculate Boiling Point”命令,或点击工具栏上相应的按钮。打 开沸点、蒸气压计算结果显示对话框。 可以通过沸点、蒸气压选项切换当前显示的数据与图表类型。通 过压力、温度单位下拉列表改变当前数据的显示单位。 对话框中还给出了该化合物的蒸发焓、闪点的数据。点击下方的 “Copy Table to Clipboard”按钮,可将计算数据复制到剪贴板上,然 后粘贴到相应的文档或ChemSketch结构绘制窗口中。
ChemSketch 主窗口下有两种模式的窗口界面,结构绘制窗口和 画图窗口,两者的菜单和工具栏不尽相同。结构绘制窗口由标题条、 菜单栏、通用工具栏、结构式工具栏、原子工具栏、基本模板工具栏、 编辑工作区、调色板和状态提示条组成。
画图模式窗口与结构绘制窗口类似。
1. 简单结构式的绘制
程序运行后默认的是结构式绘制窗口,编辑工作区中的光标默认为画 碳原子工具,点击编辑工作区空白处可画出CH4,再点击C原子,可 生成CH3一CH3,如果在其中一个C原子上点击两次,则形成下面的 H3C 结构:
一、在ChemSketch中绘制化学结构式
ChemSketch安装后,第一次运行时会出现一个文件关联设置窗 口,其中列出了ChemSketch支持的化学结构式文件格式如 ChemDraw、MDL Molfiles、ISISDraw等。用户可根据需要选择相应 的关联,以便使用ChemSketch方便地打开和编辑由其它化学结构式 绘制软件所生成的结构文件。 免费版支持的格式较少,正式版则可支持更多的格式。
鼠标指向不同的化学位移峰,则在对应的结构式上显示该位移对 应的含碳基团类型。 选定在ChemSketch中绘制好的化学结构式,从“ACD/Labs”菜 单中选择“ACD/HNMR”可启动该程序计算选定化学结构式的1D 1H NMR谱。
鼠标指向不同的化学位移峰,则在对应的结构式上显示该位移对应的含氢基 团类型。
下列几种情况下,该模块无法计算LogP值。 1.带电荷的离子(不包括自身带正、负电荷的两性的氨基酸及其肽 链衍生物) 2.分子中包含有除C、H、O、N、S、F以外其它原子的分子。 3.分子中含有非典型价态的元素。 4.分子中包含有配位键及原子总数超过255个原子(除氢原子外) 的分子。 在环境科学中。分子的疏水性或亲油性可用来预测该分子的溶 解度、生物浓度因子(BCF)以及有机碳吸收系数(Koc)。 由于LogP只针对非电离类分子的计算,所以对于含有多个可 电离基团的分子,由于其在不同pH条件下有不同电离形式,在辛 醇—水体系中包含多个混合组分的配分平衡。而且这些平衡因pH 值的不同而不同。所以无法用LogP来描述或衡量这类分子的以上 性质。对于可电离的分子或带电荷的离子,可用LogD来衡量其疏 水性或亲油性。 在ChemSketch中绘制化学结构式,从ACD/Labs菜单中选择 “LogD”命令,运行LogD计算模块。点击最下方的“Calc LogD”按 钮,系统切换到LogD计算结果窗口,并显示计算的结果。
从Edit菜单中选择“Copy Name to Clipboard”命令,然后点击下方的“ChemSK”, 切换到ChemSketch窗口,将命名结果粘贴到合适的位置。
如果已知某化合物的标准名称或商品名称,也可将其转换为对应 的化学结构式。 从Tools菜单中选择“Generate Structure from Name”命令,打 开命名对话框。在Name一栏里输入化合物的名称。点击左下角的 “RUN”按钮,即可在Structure一栏中显示该名称对应的化合物的结 构式。
H O C o H N H
3 2+
C H
3
C H C l
其它工具如分子的平面旋转 悉其功能。
、3D旋转
、3D优化
可以通过练习熟
2. 利用官能团和模板绘制复杂结构式
ChemSketch提供了常见的官能团结构和各种有机化合物基本组 成结构,如烷烃类、碳水化合物类、DNA/RNA结构单元、玻璃实验 仪器等。利用这些基本结构可以很方便地组合成复杂的结构式。 点击结构绘制窗口右侧的官能团按钮 ,可打开官能团选择界 面,用过的官能团将显示在窗口右侧,以供再次绘制时使用。 选定一个官能团后,鼠标指向要连接的已有结构上的原子,点击 左键即可连接上相应的官能团。点击鼠标右键则取消官能团的选择。 从工具栏上点击模板按钮 可打开模板选择窗口
ChemSketch内置的元素同期表可以查看元素的基本信息和核磁数据。 有机分子结构字典只有商业版本才能使用,输入分子名称(系统命名 或商品名)可得到其化学结构式。 化学文件夹(ChemFolder)可方便用户建立自己的试剂与化学反应 数据库。 GC和LC模拟器(GC Simulator and LC Simulator)可以模拟所绘制 化学结构的气相和液相色谱。 LogD和LogP用于计算所绘制结构的醇—水(辛醇—水)分配系数, 其中LogD适用于酸碱性物质,LogP适用于中性物质。 Name模块用来对所绘制的结构按IUPAC规则命名。 SolDB模块可用来计算所绘制结构在不同pH条件下的溶解度。 SpecManager用于处理各种谱图,包括核磁、质谱、紫外、红外等。 Spectrum DataBases提供了各种谱图的数据库,供检索查询之用。 XNMR提供了对含P、F、N同位素化合物的核磁预测功能。 pKa模块可对所绘制的结构进行酸碱解离常数的预测计算功能。 和其它的Windows软件一样,ChemSketch也具有页面设置、打印设 置、输出模式、输入模式、页眉页脚设置等功能。 这里主要介绍如何利用该软件绘制化学结构式并对所绘制结构的基本 化学性质进行预测和计算。
5. 命名化学结构式
ChemSketch提供了对所绘制化学结构式按系统命名原则进行命 名的功能。同时也可以通过化合物的名称,生成对应的化学结构式。 首先画出要命名化合物的结构式,从Tools菜单中选择 “Generate Name from Structure”命令,即可在该结构式下方生成该 化合物的名称。
ChemSketch简介 简介
ACD/ChemSketch 是高级化学发展有限公司(ACD)开发的用于化学结 构式绘制软件包,该软件包可单独使用或与其他软件共同使用。该软件有 商业版和免费版两种,目前可供免费下载的版本是ChemSketch10.0,下 载地址为:。 该软件的主要功能包括: 结构模式:用于化学结构式的绘制 绘图模式:用于图片及文字的处理 分子性质模式:用于计算分子的一些基本性质,主要包括以下几个方面: 分子量及元素百分比含量 折射率、摩尔折射率及摩尔体积 等张比容、表面张力及密度 介电常数及极化率 单一同位素质量, 标称分子量和平均分子质量 除了以上主要功能外,ChemSketch还包括3D Viewer,用于观察所绘 制分子的三维结构。CNMR DB和HNMR DB可用于预测和查看所绘制化学 结构式的碳、氢核磁谱图,并与所带相关数据库相联,进行检索比对处理。
3. 计算分子的基本性质
选中所绘制的分子结构,从“tools”菜单中选择“Calculate”,可从其子 菜单中选择要计算的分子性质,比如选择“All properties”,结果如下
4. 利用化学结构词典查找结构
在结构绘制窗口下,点击窗口右侧的化学词典按钮 ,可打开化 学词典窗口(商业版),输入有机化合物的名称可显示其相应的化学 结构式。点击“OK”按钮可将显示的结构复制到编辑工作区中进行编 辑。ChemSketch10.0商业版的化学结构词典包含多达120000个不同 种类的化合物的化学结构可供查阅。
三、预测分子或化合物性质
1、预测分子的CNMR谱图和HNMR谱图
以ACD/Chemsketch为主界面,ACD公司还推出了一系列的附 件:ACD/CNMR Predictor、ACD/HNMR Predictor等(商业版)。 选定在ChemSketch中绘制好的化学结构式,从“ACD/Labs” 菜单中选择“ACD/CNMR”可启动该程序计算选定化学结构式的1D 13C NMR谱
H3C CH3 CH2
H3C CH3
CH2
利用 工具可删除多余或错误的键。 利用高聚物标记工具 可标记高聚物的重复单元。点击该工具按 钮,在Index中输入重复标记,比如输入“n”,再选择一种样式,用 鼠标在相应的结构式里拖拉即可。
CH2 H3C n CH3 CH3
要改变原子的类型,可从窗口左侧的原子工具栏中选择相应的原子,然 后点击要替换的原子即可。如果原子工具栏中没有想要的原子,可点击原子 工具栏最上端的 元素周期表按钮,从打开的元素周期表中选择想要的原子。
对于缺乏沸点与压力变化数据的化合物,沸点随压力变化曲线可 为该化合物的减压蒸馏提纯或分离提供参考依据。 例如对A、B两种组分的混合物,可分别计算其沸点与压力的关 系,从中发现合适的分离温度和压力。
3、预测分子的LogP和LogD值
疏水性或亲油性是分子的一个重要的物理化学性质。对于中性分 子(不易发生电离的分子),其衡量标准为该分子在辛醇—水体系的 分配系数,即LogP值。 在ChemSketch中绘制化学结构式,从ACD/Labs菜单中选择 “LogP”命令,运行LogP计算模块。点击最下方的“Calc LogP”按钮, 系统切换到LogP计算结果窗口,并显示计算的结果。
Байду номын сангаас
点击“Copy”按钮即可将该结构式复制到结构式编辑器 (ChemSketch)中。如果不想显示命名时碳原子的顺序编号。可 点击“Options…”按钮,在打开的设置对话框中,将“Copy to Editor with Numbering”选项去掉即可。
二、 显示分子的3D结构
要观察分子的3D结构,得到诸如键长、键角、双面角等信息, 可在ChemSketch中选中所绘制的分子结构,点击菜单栏的 “ACD/LAbs”,选择“3D Viewer”,分子结构被复制到新打开的3D结 构浏览窗口中。下面是3D Viewer的菜单栏和工具栏。
CH3 H3C
下面是结构绘制窗口的主要工具栏
如果想让分子以某个键为基准改变位置,如让某一键处于垂直状态, 可点击工具栏上的按钮,然后点击某一键,即可使分子旋转至该键处 理垂直的位置:
H3C CH3 H3C
H3C
CH3 CH3
按钮可使分子旋转至某一键处于水平位置, 按钮 可使分子以某一键为轴反转, 按钮使分子垂直反转, 按钮则使分子水平反转。当结构中包含有长短不一的双键 时,比如苯分子结构,可利用 按钮改变双键的位置和 类型,如是处于内侧还是处于外侧,是长短不一的双键, 还是等长的双键。 利用画链工具通过拖动鼠标,可画出指定长度的碳链,拖 动鼠标时,光标显示碳链中碳原子的个数。 在结构式绘制状态下,鼠标点击某个键可使其变为双键, 再次点击则变为叁键,点击叁键则又变为单键。
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