有机化学及相关学科数据库

有机化学及相关学科数据库、软件简介一、有机化学软件计算机作为一种化学学习和研究的工具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处理等文书工作，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。本章介绍一些常用的能在PC机上使用的化学类软件，以期能帮助读者在自己的学习和研究中做出有效、快速的选择。1化学绘图软件化学绘图软件于20世纪80年代就有产品问世，经历了由简单的分子平面图形的绘制,到三维立体结构模拟，如果说平面图形是简单的绘画,那么三维结构的模拟则是在分子和原子水平上利用分子力学、分子动力学和量子化学计算手段模拟和分析分子的立体构象的综合性研究。这些生动的分子形象使化学家从本质的分子作用机制出发，理解和搞清化学反应的机理和难易程度，以及分子间的立体结构和电性、疏水性的相关性,探讨分子发生反应的可能性以及分子生物活性的大小与其结构之间必然的本质联系。目前的绘图软件已经不局限于绘图功能，有些软件已经将化合物命名及常用物理常数整合在一起，应用起来更加方便。1.1ACD/ChemsketchAdvancedchemistryDevelopmentInc（简称ACD）是位于加拿大的一家专门制作各种专业化学软件的公司。该公司共推出Chemsketch1.0、3.5和4.53个版本，目前均为免费软件。Chemsketch4.5软件,包括几十个绘图模板与一个3D显示软件。具有以下主要功能:结构模式:画化学结构，计算其各种属性。绘图模式:进行文本与绘图操作。计算分子属性：自动计算分子量、原子百分组成、克分子折射率、克分子体积、折射率、表面张力、密度、介电常数、极化率。1.2ISISDrawISISDraw由MDLIformationsystemsInc开发,其早期版本为1.0版，后发行了2.2版，最新版本为2.3版。该软件为自由软件，无注册费无使用期限，但是不能进行商业买卖。是目前免费软件中做的最好的一个专业的结构式绘图软件之一。ISISDraw最大的特点是对Chemoffice的兼容性好。用它作好的化学结构式可以直接拷贝到Chem3D5.0中进行三维结构的计算。在投稿上，它有JOC、JMC等杂志的专用格式。ISISDraw2.3版新增Chemsketch4.5的部分功能，也可以计算分子属性。1.3ChemWindowChemWindow由SoftshellIntern.Ltd1989年推出首版，到1993年发行了3.0版，目前最新版本为6.0,但需要购买,3.0版是一个免费软件。ChemWindow主要功能是能绘出各种结构和形状的化学分子结构式及化学图形,具有一般其他绘图软件所不具备的化学分子图形编辑功能。使用过程中，默认保存为cw2文件,可通过拷贝的方法直接转到Word/powerpoint中，在Word6.0-Word97中，它自动转为office绘图做成的图形，可以直接双击的方式在Word中编辑,Word文档体积小，并且在制作powerpoint幻灯片时，因为自动转变成office图形，背景可自由改变。它也可以通过自带的转换器导入ChemDraw等其它分子式绘图软件的文件。1.4ChemDrawChemDraw是Chemoffice套装软件之一，由CambridridgeSoftCorporation公司出品，用于读取和构造各种格式的化学结构式，其增强版的功能更全oChem3D是Chemoffice软件的套件之一，将二维平面图形转化成三维的空间结构°ChemProppro为另一插件:计算BP,MP,logP,反应生成热等。该软件为商用软件。1.5三维结构比较有名的化学三维结构显示与描绘软件有：Chem3D,WebLabViewerPro,RasWin,ChemBuilder3D,ChemSite等，它们都能够以线图(wireframe),球棍(ballandstick),CPK及丝带(ribbon)等模式显示化合物的三维结构。其中的RasWin和WebLabViewer的Lite版只能显示而无法编辑三维分子模型，为免费软件，RasWin可以在几乎所有的化学软件站点找到，WebLabViewer的下载地址为owireframe ballandstick CPKChem3D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。它的ultra版本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程序Gaussian98连接，作为它的输入、输出界面。能够以三维的方式显示量子化学计算结果，如：分子轨道、电荷密度分布等。WebLabViewer的pro版本表现生物分子和晶体结构的能力比较强。可以从下图看出：PorinSorbateInZeolitePorin化学绘图软件还有很多，如:HyperChem5.1、MolDraw3.5等。Chemsketch4.5、ISISDraw和ChemWindow3.0大免费软件可以在化学与软件网站下载，网址/asp/chemsoft/index.htmlo2化合物图谱解析和结构分析软件化合物的结构分析软件:包括实验模拟，化合物谱图预测和分析。这类软件不同于普通的化合物图谱数据库，它是通过模拟专家演绎推理的过程，由实验数据(如质谱、红外、核磁共振谱等)或者化学信息出发，在知识库(如子结构-子光谱相关的规则)作用下获取化合物中可能含有的结构片断集;在波谱模拟、碳-13谱峰信息、分子张力计算、模式识别及人机交换信息作用下，进行化合物结构验证和推断。这些软件将帮助我们研究和判断化合物结构，更加准确高效地完成化合物结构分析的工作。21红外波谱模拟(IRSpectralSimulation)软件为国产软件，由中科院有机化学研究所研制(代*的软件均为该公司出品，相关信息参见该公司网站:16/),用于对有机化合物的红光外谱模拟。本软件除可预测新化合物的红外/拉曼光谱外,在有机化合物的结构分析、验证和解析等场合使用本软件还可即时得到所需的红外谱图和拉曼光谱数据。22结构解析(structureekucidation)用于复杂未知物的结构解析。它能将从MS得到的分子式(molecularformula)与从1D和2DNMR数据中获得的化学位移、峰多重性(peakmultiplicities)和积分(integrals)相结合，自动地推断出未知化合物.23ACD分析软件ACD公司除ACD/Chemsketch绘图软件外，还开发了许多光谱模拟分析软件：ACD/GCSimulator气相色谱仿真器，只需给出结构便可得到结果。ACD/HPLCSimulator有机化合物的高相色谱和离子交换色谱仿效器。ACD/ChromManager加工有机化合物的实验色谱图工具，如最高峰的分析、去褶积、基线的修正等。24ChemdrawUltraChemNMR为ChemDrawUltra版本的一个插件，可以用来估算大多数有机物的1H、13C化学位移及用线图表示的相应图谱。25ChemWindow插件C13ModuleorChemWindow为ChemWindow的一个插件，可以用来估算大多数有机物的13C化学位移，gNMR则可用来估算任何NMR活性核的化学位移，并能画出非常逼真的图谱，该软件包所带的几个工具(gSPG,gCVT)亦可用来处理一维核磁图谱数据，并能与模拟谱进行比较。ChemWindow6.5Spectroscopy版本包括了一个约5万张13CNMR的数据库(达250兆)，因而其预测更加精确;除了根据化合物的结构预测13CNMR化学位移外，还能预测红外图谱、质谱等，更可以读入标准格式的NMR、IR、Raman、UV及色谱图。3.数据处理软件化学中的数据处理多种多样，对不同的数据处理要求宜采用不同的软件完成。通用型的软件如：Origin,SigmaPlot等可以根据需要对实验数据进行数学处理、统计分析、付立叶变换、t-试验、线性及非线性拟合；绘制二维及三维图形如：散点图、条形图、折线图、饼图、面积图、曲面图、等高线图等-Origin的最新版本为6.0,其演示版可以从/下载，SigmaPlot的最新版本为2000,其评估版可以从/下载。由Origin生成的二维及三维图形核磁数据处理软件有：NUTS、MestRe-C、Gifa等，NUTS可以处理一维及二维核磁数据，其功能包括付立叶变换、相位校正、差谱、模拟谱、匀场练习等几乎所有核磁仪器操作软件的功能，安装程序不大(3M),价格为一千美元，其演示版可以在/下载；MestRe-C为处理一维核磁数据的免费软件，功能完善。其最新版本为2.3,有兴趣者可以在http://qobrue.usc.es/jsgroup/MestRe-C/MestRe-C.html处查看有关信息即下载；Gifa可以处理一至三维核磁数据，为运行在LINUX操作系统中X-Window上的免费软件，有关信息可查看http://www.cbs.univ-montp1.fr/GIFA/4有机反应软件这部分软件包括:反应产物预测和分析、合成反应路线设计等内容。这类软件可以帮助我们设计分析化合物合成路线，发现新的化合物和新的功能团,是计算辅助药物设计基础。4.1反应数据库(reactiondatabase)覆盖了从1975年〜1992年间国际化学文献中所报道的所有化学反应类型(400,000种),对反应机理研究、合成路线设计具有十分重要的参考意义。4.2分子设计系统(moleculardesignsystem)CAMD是一个适用范围广泛的通用型计算机辅助分子设计软件。SAR/QSAR是目前CAMD系统中最重要的组成部分,它由数据分析、物性预测、模型验证等功能模块组成。4.3同类反应知识库(genericreactionknowledgebase)为了能借助于计算机解决合成路线设计中反应预料、反应筹划和未知化合物的合成等复杂问题，我们应用最新的DataMining技术把隐含在大量化学反应中的反应知识挖掘出来，用框架系统组成了同类反应知识库。4.4Afferent公司出品的软件AfferentAnalytical反应提供预示，对试剂、产物、副产物、反应物在反应中的变化提供详细的分析;它提供详细列表，评价化合物的质量及诊断在制造中存在的问题。AfferentSynthesis查询有机反应中的反应物及生成物的软件。5化合物命名软件有机化合物的命名是非常重要的工作，对于复杂的有机化合物的命名具有一定的难度，正确地命名有机化合物是有机化学的基础。目前的化学命名软件，给出化合物的结构式就可以给出化合物IUPAC名称，或输入英文名称给出结构。对撰写科研论文查阅化学文献帮助很大。5.1AutoNom为ISIS/Draw软件的插件，根据ISIS/Draw中绘制的化学结构自动产生符合IUPAC命名规则的化合物名称,Beilstein中即采用这套自动命名软件oChemdraw的Ultrau版本包括了有机物的IUPAC命名功能，那是因为其中包括了一个Beilstein公司的AutoNom2.0命名软件;该公司推出了AutoNom4.0版,其功能更强大，除了给出IUPAC名称外，还给出CAS名称，更增加了对立体化学的支持。5.2ACD/TautomersIUPAC&CASNaming:ACD的IUPAC命名，免费软件。5.3AutomaticGenerationofCAindexName输入化合物结构自动命名。6量子化学计算软件量子化学对分子结构与性质的解释与预测是任何其它工具所不能替代的。但对大部分的化学工作者来说，不可能、也没有必要去弄清楚量子化学计算的每一个细节，我们关心的只是其结果。与分子结构和性质的计算有关的程序逐渐成为化学研究中一个必不可少的工具：WinMOPAC为著名的半经验分子轨道(AM1,PM3,MINDO,MNDO/3等)计算程序MOPAC的商业版本，同共享版相比，界面更友好，方法更多。计算出的分子轨道及电荷密度等可以用三维图形表示出来。最新版本的2000。有关信息可查阅/站点。PCSpartan为WaveFunction公司的产品，分为标准版、Plus版及Pro版，功能依次增加，其计算方法包括：MM2,AM1,AM1withSolvent,PM3,从头计算等，亦可将分子轨道及电荷密度等用三维图形表示。有关信息请查阅/站点；此外，该公司还有一个Titan程序，在本文的后面有所介绍。HyperChem等功能比PCSpartan更强，包括常用的几乎所有分子力学及半经验分子轨道方法及多种基集的从头计算等，并能计算振动光谱、电子光谱、分子动态学等，所得结果可以非常漂亮的三维图形表示出来。其网站在/,可以下载测试版。Gamess为一免费的从头计算程序，其速度快，并提供源程序。但其界面为DOS界面，必须用手工输入分子结构及计算相关的命令，比较繁琐。有关信息可查阅/GAMESS/GAMESS.htmlo另外卜，有一个专门为Gamess设计的用户界面Visualize，使得结构与命令的输入更简单，计算的结果可以三维图形方式表现出来。该软件亦为免费程序，可以在/上下载。Gaussian在量子化学界非常有名，支持常用半经验方法、从头计算法及密度泛函理论，其用户界面不够友好。但可以在Chem3D加入CSGaussianClient插件后简化用户的操作。其站点在/。Jaguar为Schrodinger公司给使用工作站(如SGI,HP,DEC)及LINUX操作系统的PC所设计的从头计算及密度泛函计算程序，其速度特快，用户界面一般。其站点为/用PCSpartan计算的丙烷的电子密度图上在 用HyperChem计算的绘上HOMO甲醛的HOMO有机化学软件很多,本文只简单介绍了一些常用的软件，因篇幅所限对很多其他软件不能做逐一介绍。主要化学软件公司及软件地址

软件名称公司网址或下载地址gNMR/IRMentorPro/pub